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matlab基础及应用实验指导书 MATLAB基础及应用实验指导书MATLAB基础及应用课程实验指导书实验一软件环境和基本操作熟悉 一、实验目的熟悉MATLAB主界面，并学会简单的菜单操作。 学会简单的矩阵输入与信号输入。 掌握部分绘图函数。 二、实验内容熟悉MATLAB操作环境，通过简单操作熟悉MATLAB的基本使用方法。 三、实验要求与步骤 1、用户第一次使用MATLAB时，建议首先在屏幕上键入demo命令，它将启动MATLAB的演试程序，用户可在此演示程序中领略MATLAB所提供的强大的运算与绘图功能。 也可以键入help进行进一步了解。 MATLAB启动界面如图所示MATLAB语言最基本的赋值语句结构为变量名列表=表达式。 表达式由操作符或其它字符，函数和变量名组成，表达式的结果为一个矩阵，显示在屏幕上，同时输送到一个变量中并存放于工作空间中以备调用。 如果变量名和“=”省略，则ans变量将自动建立，例如键入1900/81，得到输出结果ans=23.4568。 MATLAB中变量命名的原则要求必须以英文字母开头，文件夹名字中可以还包括、下划线和数字，不要使用其他的字符，更不要单纯使用数字或者中文名命名，有时在运行MATLAB中一些莫名的错误可能就是不规范的命名引起的。 这种规则包括将来为自己编写的脚本文件、函数文件命名以及为使用的变量命名也应遵循这个规则。 2、用户工作目录和当前目录的建立和设置1）为管理方便，每个用户在使用MATLAB前，尽量为自己建立一个专门的工作目录，即“用户目录”，用来存放自己创建应用文件。 例如首先打开资源管理器，在E驱动器下可以根据自己喜好建立一个新文件夹，但应注意该文件夹必须以英文开头，文件夹名字中可以包括字母、下划线和数字，不要使用其他的字符，更不要单纯使用数字或者中文名命名，有时在运行MATLAB中一些莫名的错误可能就是不规范的命名引起的，这与MATLAB中为变量和文件名命名原则是一致的。 尽管MATLABwork允许用户存放用户文件，但最好把它仅作为临时工作目录来使用。 2）为了用户运行方便，在开始工作前可把用户定义的目录设置为当前目录，方法是可直接在MATLAB命令窗口桌面上方通过目录设置栏来实现。 3）把自己的工作目录加到MATLAB搜索路径上，这样可以在任何情况下方便地调用自己的编写文件。 MATLAB工作时，基本搜索过程为首先在工作空间，即MATLAB内存中进行检查，看输入的指令是不是变量；如不是，则检查输入指令是不是内建函数（比如sin函数等）；如不是，则在当前目录上，检查是否有与输入指令相同的M文件存在；如还没有，则在MATLAB定义的搜索路径其他目录中，检查是否有该M文件存在。 设置方法是通过File菜单下设置路径对话框进行。 3、熟悉简单的矩阵输入1）从屏幕上输入矩阵A=123;456;789回车A=1,2,3;4,5,6;7,8,9回车观察输出结果。 2）试用回车代替分号，观察输出结果。 3）输入size(A)，观察结果。 4）输入矩阵B=9,8,7;6,5,4;3,2,1;回车输入矩阵C=4,5,6;7,8,9;1,2,3;回车，然后分别键入AB C回车观察结果。 5）选择File|new菜单中的M-file，输入B=9,8,7;6,5,4;3,2,1；保存为B.M文件，退出环境。 此时在工作环境中使用B命令就可调出B矩阵。 6）再试着输入一些矩阵，矩阵中的元素可为任意数值表达式，但注意:矩阵中各行各列的元素个数需分别相等，否则会给出出错信息。 7）输入who和whos观察结果，了解其作用。 4、常用基本命令的使用数据文件的存取训练利用save和load指令可以方便地把当前工作空间的数据变量保存为数据文件。 接题一，输入save a回车，表示把当前工作空间的所有变量保存为a.mat文件。 输入save aAC回车，表示把当前内存中的变量A、C保存为a.mat文件。 类似的还有load命令，实现保存数据变量的装载，执行clear命令，然后运行load a回车，观察工作空间的变化。 save、load、clear命令还有一些其他的应用格式，具体可参看帮助文件。 5、基本序列运算1）数组的加减乘除和乘方运算2）输入A=123，B=456，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.B,并用stem画出A，B，C，D，E，G。 再输入一些数组，进行类似运算。 3）在命令窗口用plot指令粗略描绘下列各函数的波形（其中对于连续信号可取时间间隔为0.001，可参看下面的a的实例来实现，数学函数MATLAB实现参见附录）a.?te t f?330?t实现方法，在命令窗口执行一下指令，可简单描绘出函数曲线t=0:.001:3;y=3-exp(-t);plot(t,y)b.?t tee tf235?30?tc.?t et ft?2sin?30?td.?at attf/sin?22?t（?在MATLAB中用pi来实现）f.?ke tf?50?k实验二矩阵的建立和基本运算 一、实验目的熟悉MATLAB命令行输入方法，并熟悉历史命令窗口现场菜单的使用。 掌握矩阵的基本运算命令。 掌握符号矩阵的基本运算命令 二、实验内容 1、通用的特殊矩阵常用的产生通用特殊矩阵的函数有zeros产生全0矩阵；ones产生全1矩阵eye产生单位矩阵；rand产生01间均匀分布的随机矩阵；randn产生均值为0，方差为1的标准正态分布的随机矩阵。 2、矩阵运算1）矩阵加减运算假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加减运算。 2）假定有两个矩阵A和B，若A为mn矩阵，B为np矩阵，则C=A*B为mp矩阵。 3）如果A矩阵是非奇异方阵，AB等效与A的逆左乘B矩阵，inv(A)*B,而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是B*inv(A).4)矩阵的乘方。 一个矩阵的乘方运算可以表示成Ax，要求A为方阵，x为标量。 3、多项式运算poly产生特征多项式系数向量roots求多项式的根p=poly2str(c,x)（以习惯方式显示多项式）conv,convs多项式乘运算deconv多项式除运算多项式微分polyder(p):求p的微分polyder(a,b):求多项式a,b乘积的微分p,q=polyder(a,b):求多项式a,b商的微分。 5、代数方程组求解1）恰定方程组的解方程ax=b(a为非奇异)两种求解方法x=inv(a)(b采用求逆运算解方程x=ab采用左除运算解方程。 2）超定方程组的解方程ax=b,m x=(aa)-1ab求逆法。 3）欠定方程组的解MATLAB可求出两个解用除法求的解x是具有最多零元素的解是具有最小长度或范数的解，这个解是基于伪逆pinv求得的。 三、实验要求与步骤 1、熟悉MATLAB的运行环境，生成一个3行3列的随机矩阵，并逆时针旋转90，左右翻转，上下翻转。 a=magic (3)a=816357492b=rot90(a)逆时针旋转90b=672159834c=fliplr(b)左右翻转c=276951438d=flipud(c)上下翻转d= 4389512762、已知a=123，b=456，求a.b和a./ba.bans=4.00002.50002.0000a./bans=0.25000.40000. 50003、已知a=123;456;780，求其特征多项式并求其根。 求特征多项式a=123456780AA=sym(a)AA=1,2,34,5,67,8,0poly(AA)ans=x3-6*x2-72*x-27b=poly(a)b=1.0000-6.0000-72.0000-27.0000c=roots(b)c=12.1229-5.7345-0. 38844、已知多项式a(x)=x2+2x+3，b(x)=4x2+5x+6，求a，b的积并微分。 a=1,2,3;b=4,5,6;polyder(a,b)ans= 163956275、求解方程1）?133x2822121xx xa=12;23;b=8;13;x=abx=232）?34323x212212121x xxxxa=12;23;34;b=1;2;3;x=abx=1.0000-0.0000实验三MATLAB程序设计 （1） 一、实验目的熟悉MATLAB程序与设计环境。 掌握各种编程语句语法规则及程序设计方法。 函数文件的编写和设计。 了解和熟悉跨空间变量传递和赋值。 二、实验内容 1、程序流程控制语句for循环结构语法for i初值增量终值语句1语句nend说明1i初值终值，则增量为1。 2初值、增量、终值可正可负，可以是整数，也可以是小数，只须符合数学逻辑。 while循环结构语法while逻辑表达式循环体语句end说明 （1）whiIe结构依据逻辑表达式的值判断是否执行循环体语勾。 若表达式的值为真，执行循环体语句一次、在反复执行时，每次都要进行判断。 若表达式的值为假，则程序执行end之后的语句。 （2）为了避免因逻辑上的失误，而陷入死循环，建议在循环体语句的适当位置加break语句、以便程序能正常执行。 （执行循环体的次数不确定；每一次执行循环体后，一定会改变while后面所跟关系式的值。 ） （3）while循环也可以嵌套、其结构如下while逻辑表达式1循环体语句1while逻辑表达式2循环体语句2end循环体语句3endif-else-end分支结构if表达式1语句1else if表达式2(可选)语句2else(可选)语句3endend说明 （1）if结构是一个条件分支语句，若满足表达式的条件，则往下执行；若不满足，则跳出if结构。 （2）else if表达式2与else为可选项，这两条语句可依据具体情况取舍。 （3）注意每一个if都对应一个end，即有几个if，记就应有几个end。 switch-case结构语法switch表达式case常量表达式1语句组1case常量表达式2语句组2otherwise语句组nend说明 （1）switch后面的表达式可以是任何类型，如数字、字符串等。 （2）当表达式的值与case后面常量表达式的值相等时，就执行这个case后面的语句组如果所有的常量表达式的值都与这个表达式的值不相等时，则执行otherwise后的执行语句。 程序流程控制指令break、return、pause 2、函数文件的结构和编写方法函数只能在函数体内对变量进行操作，也就是只能访问函数本身工作空间中的变量。 M函数文件的结构 （1）函数定义行（function） （2）H1行（函数帮助文本的第一行） （3）函数帮助文本 （4）函数体 （5）注释函数文件编写后，保存时，其文件名必须与函数名相同。 注意函数名不要与MATLAB自身的函数命令相同。 三、实验要求与步骤 1、熟悉MATLAB程序与设计环境 2、用for循环语句实现求1100的和。 3、用for循环语句实现编写一个求n阶乘的函数文件。 4、Fibonai数组的元素满足Fibonai规则且，现要求该数组中第一个大于10000的元素。 4、已知一维数组A=2,4,5,8,10,B=4,6,9,3,4，用for循环语句实现),2,1(?k12?k kka a a121?aa?nii ni BA11，求和函数可用sum()。 5、利用for循环求1！+2！+3！+5！的值。 实验四MATLAB程序设计 （2） 一、实验目的熟悉MATLAB程序与设计环境。 熟悉和掌握MATLAB程序编写和调试的常用函数。 熟悉和掌握m文件式建立与实用方法。 二、实验内容 1、m文件用MATLAB语言编写的程序，称为m文件。 M文件根据调用方式的不同分为两类，命令文件（Script file）和函数文件（Function file）。 2、程序控制结构顺序结构选择结构if语句a)单分支if语句b)双分支if语句c)多分支if语句switch语句try语句循环结构for语句while语句break语句与continue语句循环的嵌套 3、函数文件function输出形参表函数名（输入形参表）注释说明部分函数体语句 三、实验要求与步骤 1、分别用if和switch语句实现以下计算，a,b,c,x的值从键盘输入?5.55.35.35.15.15.0,/,sin,2xxxx cb Inxb acbx axyc 2、产生20个两位随机整数，输出其中小于平均值的偶数。 3、输入20个数，求其中最大数和最小数，要求分别用循环结构和MATLAB的max和min函数来实现。 4、编写一个函数文件，求小于任意自然数n的Fibnai数列各项，Fibnai数列定义如下?221,1,12121nnnf ffffn nn 5、完成以下各题，将答案写入实验报告，并在机器上运行结果验证 （1）编写一个函数文件求两个数的最大值。 （2）编写一个函数文件求三个数的最大值。 （3）编写一个函数文件，求矩阵的最大元。 （4）编写一个函数文件，以向量为参数，对向量元素进行排序并输出。 实验五MATLAB图形绘制 一、实验目的学习MATLAB图形绘制的基本方法。 熟悉和了解MATLAB图形绘制程序的基本指令。 熟悉掌握利用MATLAB图形窗口和修改图形界面，并添加图形的各种标注。 掌握plot、subplot的指令格式和语法。 二、实验内容 1、plot(x,y)-绘制由x,y所确定的曲线； 2、多组变量绘图plot(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)； 3、双Y轴绘图plotyy()函数； 4、图形窗口的分割； 5、图形窗口的使用。 三、实验要求与步骤 1、二维曲线绘图基本指令演示。 本例运作后，再试验plot(t),plot(Y),plot(Y,t)，以观察产生图形的不同。 t=(0:pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)plot指令基本操作演示 2、用图形表示连续调制波形Y=sin(t)sin(9t)及其包络线。 t=(0:pi/100:pi);y1=sin(t)*1,-1;y2=sin(t).*sin(9*t);t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo)axis(0,pi,-1,1) 3、在一个图形窗口绘制正弦和余弦曲线，要求给图形加标题“正弦和余弦曲线”，X轴Y轴分别标注为“时间t”和“正弦、余弦”，在图形的某个位置标注“sin(t)”“cos(t)”，并加图例，显示网格，坐标为正方形坐标系。 4、绘制向量x=130.52.52的饼形图，并把3对应的部分分离出来。 5、绘制参数方程x=t,y=sin(t),z=cos(t)在t=07区间的三维曲线。 6、用hold on命令在同一个窗口绘制曲线y=sin(t)，y1=sin(t+0.25)y2=sin(t+0.5)，其中t=010。 7、观察各种轴控制指令的影响。 演示采用长轴为3.25，短轴为1.15的椭圆。 注意采用多子图表现时，图形形状不仅受“控制指令”影响，而且受整个图面“宽高比”及“子图数目”的影响。 t=0:2*pi/99:2*pi;x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t);subplot(2,3,1),plot(x,y),axis normal,grid on,title(Normal andGrid on)subplot(2,3,2),plot(x,y),axis equal,grid on,title(Equal)subplot(2,3,3),plot(x,y),axis square,grid on,title(Square)subplot(2,3,4),plot(x,y),axis image,box off,title(Image andBox off)subplot(2,3,5),plot