MATLAB課程設(shè)計(jì)報(bào)告絕對(duì)完整

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名：董航專業(yè)班級(jí)：電信1006班指導(dǎo)教師：闕大順，李景松工作單位：信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)名稱：Matlab應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：Matlab運(yùn)算與應(yīng)用設(shè)計(jì)5初始條件：Matlab6.5以上版本軟件；課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)資料：“Matlab語(yǔ)言基礎(chǔ)及使用入門”、“Matlab及在電子信息課程中的應(yīng)用”、線性代數(shù)及相關(guān)書籍等；先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、電路、Matlab應(yīng)用實(shí)踐及信號(hào)解決類相關(guān)課程等。規(guī)定完畢的重要任務(wù)：（涉及課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)規(guī)定，以及說(shuō)明書撰寫等具體規(guī)定）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)指導(dǎo)老師給定的7套題目，按規(guī)定選擇其中1套完畢；本課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)規(guī)定：研讀輔導(dǎo)資料相應(yīng)章節(jié)，對(duì)選定的設(shè)計(jì)題目進(jìn)行理論分析，針對(duì)具體設(shè)計(jì)部分的原理分析、建模、必要的推導(dǎo)和可行性分析，畫出程序設(shè)計(jì)框圖，編寫程序代碼（含注釋），上機(jī)調(diào)試運(yùn)營(yíng)程序，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含計(jì)算結(jié)果和圖表），并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。具體設(shè)計(jì)規(guī)定涉及：初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、進(jìn)行簡(jiǎn)樸操作；MATLAB的數(shù)值計(jì)算：創(chuàng)建矩陣矩陣運(yùn)算、多項(xiàng)式運(yùn)算、線性方程組、數(shù)值記錄；基本繪圖函數(shù)：plot,plot3,mesh,surf等，規(guī)定掌握以上繪圖函數(shù)的用法、簡(jiǎn)樸圖形標(biāo)注、簡(jiǎn)樸顏色設(shè)定等；使用文本編輯器編輯m文獻(xiàn)，函數(shù)調(diào)用；能進(jìn)行簡(jiǎn)樸的信號(hào)解決Matlab編程；按規(guī)定參與課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)演示和答辯等。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書寫格式”撰寫，具體涉及：目錄；與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的理論分析、歸納和總結(jié)；與設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的原理分析、建模、推導(dǎo)、可行性分析；程序設(shè)計(jì)框圖、程序代碼（含注釋）、程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果和圖表、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)；課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）；參考文獻(xiàn)（不少于5篇）；其它必要內(nèi)容等。時(shí)間安排：1.5周（分散進(jìn)行）參考文獻(xiàn)：(美)\o"穆爾"穆爾,\o"高會(huì)生"高會(huì)生,\o"劉童娜"劉童娜,\o"李聰聰"李聰聰．MATLAB實(shí)用教程(第二版).電子工業(yè)出版社,2023.\o"王正林"王正林,\o"劉明"劉明．精通MATLAB(升級(jí)版).電子工業(yè)出版社,2023.\o"陳杰"陳杰.MATLAB寶典(第3版).電子工業(yè)出版社,2023.\o"劉保柱"劉保柱,\o"蘇彥華"蘇彥華,\o"張宏林"張宏林.MATLAB7.0從入門到精通(修訂版).人民郵電出版社,2023.指導(dǎo)教師署名：年月日系主任（或責(zé)任教師）署名：年月日目錄1Matlab的簡(jiǎn)介 12課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 42.1 52.2 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7 22.8 22.9 22.10 23課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 14參考文獻(xiàn) 1

1Matlab軟件簡(jiǎn)介 1.1MATLAB產(chǎn)生的歷史背景MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，重要涉及MATLAB和Simulink兩大部分。

MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MatrixLaboratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，重要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)解決與通訊、圖像解決、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語(yǔ)言完畢相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且mathwork也吸取了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn),使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛(ài)好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。MATLAB的應(yīng)用：運(yùn)用MATLAB可以進(jìn)行以下各種工作數(shù)值計(jì)算數(shù)值和符號(hào)計(jì)算工程和科學(xué)繪圖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真數(shù)字圖像解決數(shù)字信號(hào)解決通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真財(cái)務(wù)與金融工程1．2MATLAB的語(yǔ)言特點(diǎn)和開發(fā)環(huán)境MATLAB作為一種科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言之所以受歡迎，就是由于它有豐富的函數(shù)資源和工具箱資源，編程人員可以根據(jù)自己的需要選擇函數(shù)，而無(wú)需再去編寫大量繁瑣的程序代碼，從而減輕了編程人員的工作承擔(dān)。被稱為第四代編程語(yǔ)言的MATLAB最大的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔開放的程序代碼和直觀實(shí)用的開發(fā)環(huán)境。具體地說(shuō)MATLAB重要有以下特點(diǎn)：(1)庫(kù)函數(shù)資源豐富(2)語(yǔ)言精煉，代碼靈活(3)運(yùn)算符多而靈活(4)面向?qū)ο罂刂乒δ軆?yōu)良，使界面編程更方便、自由。(5)程序設(shè)計(jì)自由(6)圖形功能強(qiáng)大(7)程序的兼容性好(8)源代碼開放(9)形形色色的工具箱2．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 2.1已知t=linspace(0,2*pi,6)，求t的正弦和正弦的絕對(duì)值。2.1.1理論分析該函數(shù)linspace（）為賦值向量函數(shù)，還要用到簡(jiǎn)樸的正弦sin（）和絕對(duì)值abs（）函數(shù)。2.1.2程序代碼t=linspace(0,2*pi,6);%產(chǎn)生6維的從0到2*pi等分行向量sin(t)%求t的正弦值abs(sin(t))%求sin（t）的的絕對(duì)值2.1.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果ans=00.95110.5878-0.5878-0.9511-0.0000ans=00.95110.58780.58780.95110.00002.1.4在matlab中乘號(hào)不能不寫，也不能寫成‘×’。只能寫成‘*’。2.2制函數(shù)在時(shí)的曲線。2.2.1理論分析：這是一個(gè)簡(jiǎn)樸的函數(shù)，但要了解該函數(shù)用程序代碼書寫的對(duì)的和規(guī)范，以及了解繪制二維曲線的函數(shù)。2.2.2程序代碼x=0:0.01:1;%x軸上以0.01的速度從0遞增到1的數(shù)組y=x.*exp(-x);%y關(guān)于x的表達(dá)式plot(x,y)%以x為橫坐標(biāo)y為縱坐標(biāo)畫出二維曲線2.2.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果2.2.4總結(jié)在matlab中兩數(shù)之間應(yīng)當(dāng)用‘*’符號(hào)，不能省略，并且注意假如是進(jìn)行向量的運(yùn)算得用‘.*’運(yùn)算。2.3已知a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5],a1=logical([101]),a2=logical([110]),b=a>1,求a(a1,a2)和a(b)。2.3.1理論分析：注意矩陣的賦值以及各種運(yùn)算2.3.2程序代碼a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5];%定義a的矩陣并賦值a1=logical([101]);%a1的邏輯值數(shù)組a2=logical([110]);%a2的邏輯值數(shù)組b=a>1;%a,b的邏輯表達(dá)式a(a1,a2)%求矩陣a的1,3行和1,2列的子矩陣a(b)%求a中大于1的數(shù)2.3.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果ans=1346ans=243652.3.4在matlab中矩陣的形式各種各樣，尚有各種賦值形式，我們要了解矩陣的各種形式以及運(yùn)算2.4分析下面每條指令的功能并運(yùn)營(yíng)，觀測(cè)執(zhí)行結(jié)果。（1）X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);A=zeros(3,5)A(:)=-4:5L=abs(A)>4islogical(L)X=A(L)A=[1:5;6:10]pow2(A)A=zeros(3,2)A(:)=1:6A=A*(1+i)A1=A.’;B1=A’;A=ones(2,3)B=ones(2)C=eye(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)2.4.1理論分析：該大題是讓我們練習(xí)編寫代碼，觀測(cè)執(zhí)行結(jié)果，根據(jù)結(jié)果去了解各個(gè)函數(shù)的功能及用法，所以我們必須純熟了解一些常用函數(shù)的用法。2.4.1.2程序代碼X=0:0.25:3;%生成數(shù)組Y=X.*exp(-X);%y1的表達(dá)式plot(X,Y),xlabel('x'),ylabel('y'),title('y=x*exp(-x)');%標(biāo)注x,y軸及標(biāo)題2.4.1.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果2.4.2.2程序代碼A=zeros(2,5)%生成一個(gè)2×5的全0矩陣A(:)=-4:5%將A矩陣賦值L=abs(A)>4%將A中絕對(duì)值與4比較后的邏輯值矩陣islogical(L)%求L的邏輯值X=A(L)%求出L中邏輯值為1的那個(gè)元素相應(yīng)A的值2.4.2.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果A=-4-2024-3-1135L=0000000001ans=1X=2.4.3.2程序代碼A=[1:5;6:10]%生成一個(gè)二維數(shù)組pow2(A)%求該數(shù)組的每個(gè)元素的平方值2.4.3.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果A=12345678910ans=24816326412825651210242.4.4.2程序代碼A=zeros(3,2)%生成一個(gè)3行2列的全0矩陣A(:)=1:6%將A從新賦值A(chǔ)=A*(1+i)%將A中的每個(gè)元素進(jìn)行運(yùn)算A1=A.'%求A的轉(zhuǎn)置矩陣B1=A'%求A的共軛轉(zhuǎn)置矩陣2.4.4.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果A=000000A=142536A=1.0000+1.0000i4.0000+4.0000i2.0000+2.0000i5.0000+5.0000i3.0000+3.0000i6.0000+6.0000iA1=1.0000+1.0000i2.0000+2.0000i3.0000+3.0000i4.0000+4.0000i5.0000+5.0000i6.0000+6.0000iB1=1.0000-1.0000i2.0000-2.0000i3.0000-3.0000i4.0000-4.0000i5.0000-5.0000i6.0000-6.0000i2.4.5.2程序代碼A=ones(2,3)%生成一個(gè)2×3的全為1的矩陣B=ones(2)%生成一個(gè)2×2的全為1的方陣C=eye(4)%生成一個(gè)4階單位矩陣D=diag(C)%取C矩陣中的對(duì)角元素作為列向量E=repmat(C,1,3)%將C矩陣復(fù)制為1×3塊的矩陣2.4.5.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果A=111111B=1111C=1000010000100001D=1111E=1000100010000100010001000010001000100001000100012.4.4總結(jié)：在該程序編程題中，有很多函數(shù)，要注意他們的用法以及他們之間的聯(lián)系，比如A（：）=-4:5,是給矩陣數(shù)組賦值，在之前zeros()是擬定A的矩陣形式，所以賦值是應(yīng)與A數(shù)組矩陣有相同多的元素個(gè)數(shù)，本來(lái)原題中是zeros(3,5),但運(yùn)營(yíng)時(shí)卻有錯(cuò)誤，是由于zeros（3,5）賦給A，A是3×5矩陣共有15個(gè)元素，而后來(lái)賦值時(shí)又只賦給-4:5只有10個(gè)元素所以就犯錯(cuò)了；當(dāng)改成zeros（2,5）就可以了。尚有各種其他函數(shù)的功能和用法。2.5計(jì)算在x=0.1與10處的值。2.5.1理論分析：該題是簡(jiǎn)樸的二元方程帶值求解問(wèn)題，只需用matlab編寫出該方程的表達(dá)式，帶值即可求解。2.5.2程序代碼x=0.1;%將x初始化為0.1y=2*x^5+0.1*x^3-10;%y關(guān)于x的表達(dá)式y(tǒng)%求當(dāng)x=0.1時(shí)y的值x=10;%將x賦值為10y=2*x^5+0.1*x^3-10;%y關(guān)于x的表達(dá)式y(tǒng)%求當(dāng)x=10時(shí)y的值2.5.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果y=-9.9999y=2023902.5.4總結(jié)：在寫出表達(dá)式之前一定要定義出表達(dá)式中的變量2.6求函數(shù),n=100的值2.6.1理論分析：該題是一道用循環(huán)函數(shù)編寫的數(shù)學(xué)題2.6.2程序代碼s=0;%為s變量賦初值為0fori=1:100%循環(huán)函數(shù)，從1到100s=s+1/i^3;%s的累加求和表達(dá)式ends%求s的值2.6.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果s=1.20232.6.4總結(jié)在這個(gè)題目中應(yīng)當(dāng)注意s=s+1/i^3的通式的表達(dá)，這是一個(gè)累加表達(dá)式，但是還要注意等比數(shù)列的寫法。2.7求1500個(gè)元素的隨機(jī)數(shù)向量A中大于0.5的元素個(gè)數(shù)。2.7.1理論分析：該題看起來(lái)很簡(jiǎn)樸，其實(shí)涉及到了很多方面，產(chǎn)生1500個(gè)元素得用的隨機(jī)函數(shù)，依次比較1500個(gè)數(shù)得用到循環(huán)函數(shù)，還要看是否大于0.5，所以得用到if函數(shù)，再另一方面就是要用到累加表達(dá)式。2.7.2程序代碼A=rand(1500);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生1500個(gè)隨機(jī)數(shù)向量賦給一維數(shù)組As=0;%給s賦初值0fori=1:1500%循環(huán)語(yǔ)句，從1到1500循環(huán)1500次ifA(i)>0.5%判斷數(shù)組A中1500是否大于0.5s=s+1;%假如大于0.5，則將s的值加1，累計(jì)個(gè)數(shù)endends%求出s最后的累計(jì)值2.7.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果s=7602.7.4總結(jié)要注意隨機(jī)函數(shù)的用法，以及要分析好函數(shù)的嵌套，那個(gè)rand（）是隨機(jī)函數(shù)所以每次產(chǎn)生的數(shù)都是不同樣的，即每次運(yùn)營(yíng)的結(jié)果應(yīng)當(dāng)是不同的。應(yīng)當(dāng)巧妙運(yùn)用到for函數(shù)與if函數(shù)的嵌套。2.8用圖形表達(dá)連續(xù)調(diào)制波形,運(yùn)營(yíng)下面的程序，觀測(cè)結(jié)果，并簡(jiǎn)樸說(shuō)明。t1=(0:11)/11*pi; y1=sin(t1).*sin(9*t1);t2=(0:100)/100*pi; y2=sin(t2).*sin(9*t2);subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖(1)')subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖(2)')subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis([0,pi,-1,1]),title('子圖(3)')subplot(2,2,4),plot(t2,y2)axis([0,pi,-1,1]),title('子圖(4)')2.8.1理論分析：這題是用圖形表達(dá)連續(xù)調(diào)制函數(shù)y=sin（t）sin（9t）的波形，注意比較幾個(gè)圖得到不同。2.8.2程序代碼t1=(0:11)/11*pi;%生成一個(gè)0到1/π步距為1/（11*π）的數(shù)組y1=sin(t1).*sin(9*t1);%y1關(guān)于t1的數(shù)學(xué)表達(dá)式t2=(0:100)/100*pi;%生成一個(gè)0到1/π步距為1/（100*π）的數(shù)組y2=sin(t2).*sin(9*t2);%y2關(guān)于t2的數(shù)學(xué)表達(dá)式subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖（1）')%指定提成一個(gè)圖到指定位置，以r的格式畫出t1，y1點(diǎn)圖形，x軸從0到π，y軸-1到1，標(biāo)記為子圖（1）subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子圖（2）')%指定提成一個(gè)圖到指定位置，以r的格式畫出t2，y2點(diǎn)圖形，x軸從0到π，y軸-1到1，標(biāo)記為子圖（2）subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')axis([0,pi,-1,1]),title('子圖（3）')%指定提成一個(gè)圖到指定位置，以r的格式畫出t1，y1連線的折線圖形，x軸從0到π，y軸-1到1，標(biāo)記為子圖（3）subplot(2,2,4),plot(t2,y2)axis([0,pi,-1,1]),title('子圖（4）')%指定提成一個(gè)圖到指定位置，以r的格式畫出t2，y2默認(rèn)的曲線圖形，x軸從0到π，y軸-1到1，標(biāo)記為子圖（4）2.8.4總結(jié)在這幾個(gè)圖中，子圖（1）描寫函數(shù)的能力最差，子圖（3）也有較大的失真，由于數(shù)據(jù)太少。對(duì)于離散數(shù)據(jù)，Plot指令默認(rèn)解決方法是：自動(dòng)地把這些離散點(diǎn)用直線連接，使之成為連續(xù)曲線。Subplot是指定幾號(hào)子圖。Axis設(shè)立平面軸的范圍、坐標(biāo)分割線。2.9已知方程組，用矩陣除法來(lái)解線性方程組。2.9.1理論分析：本題是運(yùn)用矩陣法來(lái)求解線性方程組，在matlab中有很簡(jiǎn)樸實(shí)用的方法求解線性方程組2.9.2程序代碼A=sym([3,-1,2;-5,1,3;1,-1,4]);%將方程組的各個(gè)元素的系數(shù)定義為符號(hào)數(shù)組b=sym([9;5;8]);%將方程組等號(hào)后的值定義為符號(hào)列向量X=A\b%解出方程組2.9.4總結(jié)將各個(gè)方程組的各個(gè)元素的的系數(shù)賦給A，用到方程組的符號(hào)解，矩陣計(jì)算是求解線性方程組最簡(jiǎn)便有效的方法。用sym()符號(hào)函數(shù)，注意b要用sym（9；5；8），不能用sym（9,5,8）。2.10已知，其中t的范圍是[010]，計(jì)算y的微分和積分并給出曲線圖。2.10.1理論分析：這是一個(gè)求積分和微分的題，以及也涉及到畫圖函數(shù)。有各種不同的畫圖函數(shù)，注意選擇方便的。2.10.2程序代碼以及結(jié)果：symst,y=exp(-1)*cos(t);%定義符號(hào)變量df=diff(y,'t')%將符號(hào)t視作變量求y對(duì)t的微分jf=int(y,t)%將符號(hào)t作為變量求y對(duì)t的積分subplot(2,1,1),ezplot(df,[0,10])%在提成后的指定地方繪制微分在0到10之間的曲線圖subplot(2,1,2),ezplot(jf,[0,10])%在提成后的指定地方繪制積分在0到10之間的曲線圖2.10.3程序運(yùn)營(yíng)結(jié)果2.10.4要了解積分和微分函數(shù)的運(yùn)用，該題用到了符號(hào)積分和符號(hào)微分，對(duì)ezplot（）畫圖函數(shù)的運(yùn)用；3心得體會(huì)通過(guò)這次MATLAB的學(xué)習(xí)，我對(duì)MATLAB有了一個(gè)基礎(chǔ)的結(jié)識(shí)，matlab是一個(gè)可以完畢各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)解決的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB是一個(gè)高級(jí)的矩陣/陣列語(yǔ)言，它包含控制語(yǔ)句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊痰奶攸c(diǎn)。用戶可以在命令窗口中將輸入語(yǔ)句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜程序（M文獻(xiàn)）后再一起運(yùn)營(yíng)。在這短短的一周內(nèi)從開始的一頭霧水，到自己看書學(xué)習(xí)，到同學(xué)討論，再進(jìn)行整個(gè)題目的理論分析和計(jì)算，參考課程上的代碼，寫出自己的代碼。我們也明白了學(xué)無(wú)止盡的道理，在我們所查的很多參考書中，很多知識(shí)是我們從沒(méi)有接觸過(guò)的，我