含答案《MATLAB實(shí)用教程》

《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究第二章MATLAB語言及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)一MATLAB數(shù)值計(jì)算三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.創(chuàng)建矩陣123a456789（1）直接輸入。a=[123;456;789]（2）用from:step:to方式。a=[1:3;4:6;7:9]（3）用linspace函數(shù)。a=[linspace(1,3,3);linspace(4,6,3);linspace(7,9,3)]（4）使用特殊矩陣函數(shù)，并修改元素。zeros、ones、randn、eye。zeros(3,3)ones(3,3)randn(3,3)a(1:9)=[147258369]a(1:9)=[147258369]a(1:9)=[147258369]eye(3,3)a(1:9)=[147258369]2.矩陣的運(yùn)算（1）利用矩陣除法解線性方程組。xxx2328a=[2-302;1521;3-11-1;4122];124x5x2xx2b=[8;2;7;12];x=a\b123437xxxx123442212xxxx1234將方程表示為AX=B，計(jì)算X=A\B。（2）利用矩陣的基本運(yùn)算求解矩陣方程。已知矩陣A和B滿足關(guān)系式A-1BA=6A+BA，計(jì)算矩陣B。1/300其中A01/40，001/7Ps:formatrata=[1/300;01/40;001/7];b=inv(a)*inv(inv(a)-eye(3))*6*a（3）計(jì)算矩陣的特征值和特征向量。x=[120;25-1;410-1][v,d]=eig(x)120已知矩陣X251，計(jì)算其特征值和特征向量。%驗(yàn)證特征值和牲向量與該矩陣的關(guān)系4101x*vv*d-1-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究（4）Page:322利用數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行矩陣運(yùn)算。已知傳遞函數(shù)G(s)=1/(2s+1),計(jì)算幅頻特性Lw=-20lg(Fw=-arctan(2w),w的范圍為2(2w)1)和相頻特性[0.01，10]，按對數(shù)均勻分布。3.多項(xiàng)式的運(yùn)算（1）多項(xiàng)式的運(yùn)算。已知表達(dá)式G(x)=(x-4)(x+5)(x-6x+9),展開多項(xiàng)式形式，并計(jì)算當(dāng)x在[0，20]內(nèi)變化時(shí)2G(x)的值，計(jì)算出G(x)=0的根。（2）多項(xiàng)式的擬合與插值。將多項(xiàng)式G(x)=x4-5x3-17x2+129x-180，當(dāng)y1進(jìn)行擬合。對G(x)和y1分別進(jìn)行插值，計(jì)算在5.5處的值。Page325Page324x在[0，20]多項(xiàng)式的值上下加上隨機(jī)數(shù)的偏差構(gòu)成y1，對四、思考練習(xí)題1.使用logspace函數(shù)創(chuàng)建0～4π的行向量，有20個(gè)元素，查看其元素分布情況。Ps:logspace(log10(0),log10(4*pi),20)(2)sort(c,2)%順序排列3.1多項(xiàng)式f=[288];1）f(x)=2x2+3x+5x+8用向量表示該多項(xiàng)式，并計(jì)算f(10)值.polyval(f,10)2）根據(jù)多項(xiàng)式的根[-0.5-3+4i-3-4i]創(chuàng)建多項(xiàng)式。r=[-0.5,-3+4i,-3-4i];p=poly(r);poly2str(p,'x')3）把表達(dá)式（x2+2x+2）(x2+5x+4)展開為多項(xiàng)式形式，并求對應(yīng)方程的根。Psa1=[122];a2=[154];a=conv(a1,a2)p1=[31247081];a1=[1-3];4）求多項(xiàng)式3x+12x5+4x4+7x3+8x+1除以（x-3）(x3+5x)的商和余式。a2=[1050];6a=conv(a1,a2);[q,r]=deconv(p1,a)3.2曲線擬合有一組測量數(shù)據(jù)如下表所示x=[11.522.533.544.55];y=[-1.42.735.98.412.216.618.826.2];xy11.52.7232.55.933.544.55-1.48.412.216.618.826.2polyfit(x,y,2)使用曲線擬合，求出此數(shù)據(jù)對應(yīng)的2階和10階多項(xiàng)式。polyfit(x,y,10)x=[1357911131517192123];y=[141415182225313127242017];p=polyfit(x,y,5);3.3曲線插值假設(shè)某日氣溫的實(shí)際測量值為：xi=linspace(0,25,100);z=polyval(p,xi);%多項(xiàng)式求值plot(x,y,'o',xi,z,'k:',x,y)holdon時(shí)間溫度1357911252317141331141531151727181924222120t=interp1(x,y,12,'spline')plot(12,t,'*r')時(shí)間溫度t=interp1(x,y,10,'spline')plot(10,t,'*r')-2-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究使用三次樣條插值方法，求出10點(diǎn)、12點(diǎn)的溫度。實(shí)驗(yàn)二MATLAB符號(hào)計(jì)算三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.符號(hào)表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算與化簡對符號(hào)表達(dá)式f=x2+3x+2和g=x3-1進(jìn)行運(yùn)算。（1）符號(hào)表達(dá)式的代數(shù)運(yùn)算。f=sym('x^2+3*x+2')g=sym('x^3-1')（2）符號(hào)表達(dá)式的化簡。expand、collect、simplify。expand(f)collect(f)simlify(f)g函數(shù)同理（3）符號(hào)表達(dá)式與多項(xiàng)式的轉(zhuǎn)換。sym2ploy、ploy2sym。Page952.符號(hào)矩陣的操作xx2xt2cos(2)（1）創(chuàng)建符號(hào)矩陣。（2）符號(hào)矩陣的代數(shù)運(yùn)算。（3）符號(hào)矩陣的微積分。（4）求特征值。（5）求積分。程的求解3.符號(hào)方（1）用代數(shù)方程求解。2x3x2x8124x5x2xx2進(jìn)行求解。b=[8;2;7;12];37a=[2-302;1521;3-11-1;4122];對方程組1234xxxx1234x=a\b42212xxxx2134（2）用符號(hào)微分方程求解。dyzcosxdxdzy1解方程組的通解。當(dāng)y(0)=1,z(0)=5時(shí)，求特解。[y,z]=dsolve('Dy-z=cos(x),Dz+y=1','x')%求通解dx[y,z]=dsolve('Dy-z=cos(x),Dz+y=1','y(0)=1,z(0)=5','x')%求特解四、思考練習(xí)題f=sym('x^4-y^4');factor(f)1.分解因式x4y4。。122.化簡表達(dá)式sincoscossin123.用符號(hào)方法求下列極限、導(dǎo)數(shù)或積分。-3-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究arccosxf=sym('(sqrt(pi)-sqrt(arccos(x)))/sqrt(x+1)');limit(f,'x',-1,'right')A=sym('[a^xt^3;t*cos(x)log(x)]')lim（1）x1x1dAdt=diff(A,'t')axt3dAdAdA22，分別求、、。Ad2Adt2=diff(A,'t',2)dAdx=diff(A,'x');d2Adxdt=diff(dAdx,'t')（2）已知dttcoslnxxdt2dxdty2f(,)(22x)efxyx（3）已知x2y2，求、xy。x0,y1xxysymsxyf=(x^2-2*x)*exp(1)^(-x^2-y^2-x*y)pypx=diff(y,'x')symsxx21（4）dxf=(x^2+1)/(x^4+1)int(f,'x',0,inf)x41pfpx=diff(f,'x')0p2fpxpy=diff(pfpx,'y')x=0,y=1;df2（5）已知fx2y2,(1)求;(2)求1fdx。dy2f1=subs(p2fpxpy)1symsxyd3ydy32y64.已知方程:f=x^2+y^2dx3dxd2fdy2=diff(f,'y',2)int(f,'x',-1,1)（1）求通解;（2）求滿足y(0)1,y(0)2,y(0)3的特解。y=dsolve('D3y+3*Dy+2*y=6','x')%求通解y1=diff(y,'x')%對y求一階導(dǎo)數(shù)y2=diff(y1,'x')%對y求二階導(dǎo)數(shù)y=dsolve('D3y+3*Dy+2*y=6','y(0)=3,y1(0)=2,y2(0)=1','x')%求特解-4-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究實(shí)驗(yàn)三MATLAB的計(jì)算可視化三、綜合實(shí)例圖3-1雙調(diào)諧濾波器結(jié)構(gòu)圖圖3-2單調(diào)諧濾波器結(jié)構(gòu)圖供電系統(tǒng)中，常存在諧波電流，所以設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)濾波器對諧波電流進(jìn)行濾除，電力系統(tǒng)無源濾波器中雙調(diào)諧濾波器的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，其阻抗表達(dá)式為11)//(RjnL)12ZRj(nLn)(Rj312111nCnC2111，R10.01，R20.1，R30.1，L10.2H，L20.142845H，C10.2F，1式中，為基波角頻率。當(dāng)設(shè)1C20.142845F，n在[0.8，20]取值時(shí)，雙調(diào)諧濾波器的阻抗Z與諧波次數(shù)的曲線如圖3-3所示，編寫程序完nn成曲線的畫取（注意圖中各個(gè)地方的標(biāo)注均用程序?qū)崿F(xiàn)）。676543210|Z||Z|fnf54||nZnZf3||抗抗阻阻21nr2nr10nr50246810諧波次數(shù)n1214161820010諧波次數(shù)n152025圖3-3雙調(diào)諧濾波器的阻抗-諧波次數(shù)特性圖3-4單調(diào)諧濾波器的阻抗-諧波次數(shù)特性參考程序代碼：clear,clcn=[0.8:0.001:20];w1=1;n1=5;R1=0.01;R2=0.1;R3=0.1;L1=0.2;L2=0.142845;-5-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究C1=0.2;C2=0.142845;zc=R1+i*(n.*w1.*L1-1./(n.*w1.*C1));zb1=R3-i*1./(n.*w1.*C2);zb2=R2+i*n.*w1.*L2;zfn=zc+zb1.*zb2./(zb1+zb2);zfn1=abs(zfn);plot(n,zfn1,'LineWidth',2.5);xlabel('\fontsize{11}諧波次數(shù)\fontname{times}\fontsize{12}\it\bfn')ylabel('\fontsize{11}阻抗\fontname{times}\fontsize{12}\it\bf|Z_n|{\Omega}')legend('\bf\it\fontsize{11}\fontname{times}\it\bf|Z_f|')text(3.663,0.1,'\bf\it\fontsize{13}\fontname{times}n_r_1')text(9.884,0.15,'\bf\it\fontsize{13}\fontname{times}n_r_2')gridon四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1.將圖形窗口分成兩個(gè)窗格，分別繪制出函數(shù)：y2x51yx23x12y1y2在[-2,1.5]區(qū)間上。在[0,3]區(qū)間上的曲線，并利用axis調(diào)整軸刻度縱坐標(biāo)刻度，使在[0,12]區(qū)間上，x=0:0.1:3;Ps:P3372.繪制多條二價(jià)系統(tǒng)時(shí)域曲線和三維圖形（1）在同一個(gè)平面繪制多條二價(jià)系統(tǒng)時(shí)域曲線。subplot(211)y1=2.*x+5plot(y1)y1(1/1二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)為esin(12xacos))x2axis([0,31,0,12])holdon①繪制1條阻尼系數(shù)為0的二階系統(tǒng)曲線。x=0:0.1:3;②在同一窗口疊繪4條曲線使用holdon命令（ξ分別為0.3、0.5、0.707）。subplot(212)y2=x.^2-3*x+1plot(y2)③添加文字標(biāo)注（標(biāo)題、圖例等）。（2）使用①獲得圖形②設(shè)置圖形句柄圖形。axis([0,31,-2,1.5])對象句柄。對象屬性。③繪制三維圖形。將小x、y和zeta構(gòu)成三維曲線（zeta=0、0.3、0.5、0.707）。色圖的顯示與控制。4.用曲面圖表現(xiàn)函數(shù)zxy22,和的范圍從-4到4，設(shè)置當(dāng)前圖形的顏色板從黑色到暗紅、洋紅、黃色、白色xy的平滑變化，打開網(wǎng)格。x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=X.^2+Y.^2;figure(1)surf(X,Y,Z);holdoncolormap(hot)-6-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究五、思考題xa25a22根據(jù)y21a繪制平面曲線，并分析參數(shù)對其形狀的影響。2disp('關(guān)于議程ax^2+bx+c=0')a=input('請輸入b=input('請輸入系數(shù)b=');c=input('請輸入系數(shù)c=');ifa==0&&b==0ifc==0系數(shù)a=');symsaxyeq=1/a^2*x^2+y^2/(25-a^2)-1;aa=[0.5:0.5:4.5,5.5:8];[m,n]=size(aa);fori=1:ndisp('解為全體實(shí)數(shù)');elseeq1=subs(eq,a,aa(i));ezplot(eq1,[-2020])drawnowdisp('為恒不等式！');endelseaxis([-2020-1010])pause(0.5)實(shí)驗(yàn)四MATLAB程序設(shè)計(jì)P=[a,b,c];x=roots(P)endend三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟axbxc0的根的函數(shù)（這個(gè)方程不一定為一元二次方程，因a、b、c的不同取值而定），這1.編寫求解方程2abc的不同取值分別處理，有輸入?yún)?shù)提示，當(dāng)、、里應(yīng)根據(jù)a0,b0,c~0時(shí)應(yīng)提示“為恒不等式!”。并輸入幾組典型值加以檢驗(yàn)。2.輸入一個(gè)百分制成績，要求輸出成績等級A+、A、B、C、D、E。其中100分為A+，90分～99分為A，80分～89分g=input('請輸入成績：')為B，70分～79分為C，60分～69分為D，60分以下為E。ifg<0||g>100要求：（1）用switch語句實(shí)現(xiàn)。disp('錯(cuò)誤，輸入的成績應(yīng)為0~100間的數(shù)合理的成績應(yīng)輸出出錯(cuò)信息。else')（2）輸入百分制成績后要判斷該成績的合理性，對不g=fix(g/10);switchgcase{10}3.使用程序流程控制Page:344(k1,2,)aaa，；且aa。1Fibonacci數(shù)組的元素滿足Fibonacci規(guī)則：k2kk112disp('A+');用M函數(shù)文件實(shí)（1）按M函數(shù)文件格式創(chuàng)建文件開頭。（2）用while循環(huán)實(shí)現(xiàn)程序功能。（3）使用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)。（4）某個(gè)元素大于50時(shí)，退出循環(huán)結(jié)構(gòu)（if，break）。（5）將該.m文件生成P碼文件。（6）將該M函數(shù)文件改為M腳本文件，將數(shù)列元素個(gè)數(shù)通過鍵盤輸入?，F(xiàn)，數(shù)列的元素個(gè)數(shù)為輸入變量。case{9}disp('A');case{8}disp('B');case{7}disp('C');case{6}-7-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究4.使用函數(shù)調(diào)用Page:345xarcsin計(jì)算。x213x2nx2n1(2)!,其中x1。arcsin43164522n(!)(21)xxnn2xx為輸入?yún)?shù)，當(dāng)x不滿足條件就不計(jì)算，并顯示提示；當(dāng)2n1前的系數(shù)小于0.00001則循環(huán)結(jié)束。使用主函n(2)!1數(shù)和子函數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)系數(shù)的運(yùn)算，當(dāng)主函數(shù)為計(jì)算各項(xiàng)和；系數(shù)作為1個(gè)子函數(shù)cal；其nn2(!)(21)2n2中求價(jià)乘n！作為1個(gè)子函數(shù)factorial。cal函數(shù)調(diào)用子函數(shù)factorial，主函數(shù)則調(diào)用子函數(shù)cal。本程序是函數(shù)的嵌套調(diào)用。（1）如果不使用子函數(shù)factorial，而直接在cal函數(shù)中計(jì)算階乘，應(yīng)如何修改程序。（2）使用程序性能剖析。（3）程序的調(diào)試。（4）使用函數(shù)句柄。在命令窗口使用函數(shù)句柄來調(diào)用函數(shù)。（5）使用全局變量。將n作為全局變量，子函數(shù)factorial不修改，子函數(shù)cal和主函數(shù)應(yīng)如何修改。5.使用泛函命令實(shí)現(xiàn)數(shù)值分析ft()(sin),0.1,0.5，利用泛函命令求其過零點(diǎn)和極小值。tebtabat2已知a=zeros(1,15);b=a;（1）使用函數(shù)調(diào)用的方法。（2）使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)。（3）使用字符串。c=a;a(1)=3;a(2)=5;b(1)=2;b(2)=3;fori=3:15四、思考題有一分?jǐn)?shù)序列：13581321,a(i)=a(i-1)+a(i-2);b(i)=b(i-1)+b(i-2);end,,,,,2235813編寫一段程序，求前16項(xiàng)的和。1.利用for循環(huán)求1！+2！+3！……+n！的值。2.用while循環(huán)求1-n之間的偶數(shù)之和formatratc=a./bformatlongsum(c)3.求一元二次方程ax2+bx+c=0的根sum=sum(c)+0.5sum=0;i=1;sum=0;whilei<=nsum=sum+i;i=i+1;endfori=1:npdr=1;fork=1:ipdr=pdr*k;enddisp('方程形式:a*x^2+b*x+c=0');a=input('a=');sumb=input('b=');sum=sum+pdr;endc=input('c=');p=[abc];sumans=roots(p)-8-《MATLAB實(shí)用教程3版》版權(quán)所有翻版必究x=[11.522.533.544.55]y=[-1.42.735.98.412.216.618.826.2]p2=polyfit(x,y,2)4.多項(xiàng)式擬合并繪圖5.編程實(shí)現(xiàn)：當(dāng)-10≤x≤10取整數(shù)時(shí)，輸出下列分段函數(shù)對應(yīng)的yy2=polyval(p2,x)X=[1:0.5:5];值。(12分)2x1(x0)Y2=polyval(p2,x)plot(x,y,'r*',X,Y2,'m-.')holdonyx220(x0)x1=-10:0