matlab实验指导答案详解(非常详细正确).doc

实验一 MATLAB工作环境熟悉及简单命令的执行一、实验目的：熟悉MATLAB的工作环境，学会使用MATLAB进行一些简单的运算。二、实验内容：MATLAB的启动和退出，熟悉MATLAB的桌面（Desktop），包括菜单（Menu）、工具条 （Toolbar）、命令窗口(Command Window)、历史命令窗口、工作空间(Workspace)等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。三、实验步骤：1、启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。（1）（365-522-70）3(365-52*2-70)/3ans = 63.6667（2）area=pi*2.52area = 19.6350（3）已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：x=3y=4z = x 2 * y 3 / (x - y) 2z = 576（4）将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace中察看m1在内存中占用的字节数。m1=执行以下命令m1 =16 2 3 13 ; 5 11 10 8 ; 9 7 6 12 ; 4 14 15 1 m1( 2 , 3 )ans = 10m1( 11 )ans = 6m1( : , 3 )ans =3 10 6 15m1( 2 : 3 , 1 : 3 )ans =5 11 10 9 7 6m1( 1 ,4 ) + m1( 2 ,3 ) + m1( 3 ,2 ) + m1( 4 ,1)ans = 34（5）执行命令help abs查看函数abs的用法及用途，计算abs( 3 + 4i )（6）执行命令x=0:0.1:6*pi;y=5*sin(x);plot(x,y) （6）运行MATLAB的演示程序，demo，以便对MATLAB有一个总体了解。四、思考题1、以下变量名是否合法？为什么？（1）x2 合法（2）3col 不合法，首字符是数字（3）_row 不合法，首字符必须是字母（4）for 不合法，for为MATLAB的保留关键字2、求以下变量的值，并在MATLAB中验证。（1）a = 1 : 2 : 5 ;a = 1 3 5（2）b = a a a ;b = 1 1 1 3 3 3 5 5 5（3）c = a + b ( 2 , : ) c =4 6 8实验二 MATLAB语言矩阵运算一、实验目的：掌握基本的矩阵运算及常用的函数。二、实验内容： 1、下列运算是否合法，为什么？如合法，结果是多少？(1) result1 = a(2) result2 = a * b 不合法，两矩阵的内阶不相等。(3) result3 = a + b(4) result4 = b * d(5) result5 = b ; c * d(6) result6 = a . * b(7) result7 = a . / b(8) result8 = a . * c不合法，两矩阵的维数不相等，点乘相求两矩阵的维数相同。(9) result9 = a . b(10) result10 = a . 2(11) result11 = a 2不合法，a矩阵不是方阵，方阵才能取平方。(12) result12 = 2 . a以上运算的关键不是结果是多少，而是结果怎么得来的，比如result5 = b ; c * d，要学会将其分解后去理解，可在命令窗口输入以下语句：ct=b;cr5=t * d2、用MATLAB求下面的的方程组。(1)A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13b=4;7;-1;0x=Abx = 0.4979 0.1445 0.0629 -0.0813(2) A=1,1,1,0;1,2,1,-1;2,-1,0,-3;3,3,5,-6 b=1;8;3;5xyzw=inv(A)*bxyzw= 1.0000 5.0000 -5.0000 -2.00003、已知A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13 (1)求矩阵A的秩(rank)rank(A)(2)求矩阵A的行列式(determinant)det(A)(3)求矩阵A的逆(inverse)inv(A)(4)求矩阵A的特征值及特征向量(eigenvalue and eigenvector)v,d=eig(A)该题目要求大家学会使用MATLAT的帮助系统，一是知道函数名，怎样查函数用法，二是不知道函数名，怎样查函数名及其用法。4、关系运算与逻辑运算 已知a=20,b=-2,c=0,d=1(1) r1 = a b(2) r2 = a b & c d(3) r3 = a = b* (-10)(4) r4 = b | cr1 = 1，r2 = 0，r3 = 1，r4 = 0三、思考题,求y=？（用format long g查看y的值）方法一：n=-10:1:10format long gx=2 .ny=sum(x)方法二：y=0;for t=-10:10 y=y+2t;endy方法三y=0; t=-10while t=10 y=y+2t; t=t+1;endy实验三 选择结构程序设计及调试一、实验目的：掌握利用if、switch语句编写选择结构程序，学会MATLAB程序编辑、运行及调试方法。二、实验内容：1、求分段函数的值。用if语句实现，算出下列表中x对应的y值。X-50258y14601955clcclearx=-5 % x=input(请输入x的值)if x=0&x5 y=x2-5*x+6;else y=x2-x-1;endy2、分别用if和swith语句实现，将百分制成绩转换为成绩等级A、B、C、D、E。其中90100分为A，8090)分为B，7080)分为C，6070)分为D，60分以下为E。对超出百分制范围的成绩，给出错误提示信息。clcclears=input(请输入百分制成绩:);if s100 g=ERROR;elseif s=90&s=80&s=70&s=60&s1 if rem(n,2)=0 n=n/2; else n=3*n+1; end a=a,n; end a2、根据，当n分别取100、1000、10000时，求x的值分别是多少？clccleary=0;n=100for k=1:n y=y+1/k2;endx=sqrt(6*y)3、编程求满足的最小m值。以下是三种方法及结果验证方法。clcclear sum_x=0;n=0;while sum_x=1e4 n=n+1; x=2n; sum_x=sum_x+x;endre1=n sum_x=0;n=1;while sum_x1e4 break; end n=n+1;endre3=n echo onsum(2.1:12)sum(2.1:13)echo off三、思考题已知y和t的函数关系：求下面表格中与t对应的y值t0.20.40.60.81.0yclccleary=1t=1;f=1;for n=1:20 f=f*n; y=y+tn/fendy实验五 函数的编写及调试一、实验目的：掌握MATLAB函数的编写及调试方法。二、实验内容：1、编写一个函数，计算下面函数的值，给出x的值，调用该函数后，返回y的值。function y=myfun1(x)选择一些数据测试你编写的函数。function y=myfun1(x)if x=0 y=sin(x);elseif xmax_x max_x=x(k); end if x(k)v=myvander(2 3 4 5)得v=生成一些数据测试你写的函数。function v=myvander(x)N=length(x);for k=1:N v(k,:)=x.(k-1);end三、思考题编写程序，用如下迭代公式求，a的值分别为：3，17，113。迭代的终止条件为，迭代初值,迭代次数不超过100次。分别对迭代结果和准确值进行比较，并统计迭代次数。clccleara=input(请输入a=);x0=1;for n=1:100 x1=x0/2+a/(2*x0); if(abs(x1-x0)=1e-5) break end x0=x1;enddisp(sqrt(a)数值解为:)x1disp(迭代次数:)ndisp(sqrt(a)的准确解为:)sqrt(a)请输入a=3sqrt(a)数值解为:x1 = 1.7321迭代次数:5sqrt(a)的准确解为:ans = 1.7321实验六 MATLAB的绘图1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在t0，4p的图象。t=0:1e-2:4*pi;y1=t;y2=sqrt(t);y3=4*pi*exp(-0.1*t).*sin(t);plot(t,y1,r,t,y2,g,t,y3,b);gridxlabel(t / s)ylabel(y1 y2 y3)legend(t,sqrt(t),4*pi*exp(-0.1*t).*sin(t);2、编写程序，选择合适的步距，绘制下面函数在区间-6，6中的图象。x=-6:0.1:6; % 设定自变量x的取值范围leng=length(x); % 计算向量x的长度for m=1:leng % 计算函数值 y(m)=myfun1(x(m);endplot(x,y),grid %绘制函数曲线xlabel(x),ylabel(y)3、用compass函数画下面相量图ua = 1 ; ub = cos(-2*pi/3)+sin(-2*pi/3)*i ; uc=cos(2*pi/3)+sin(2*pi/3)*i;compass(ua,ub,uc,ua-ub,ub-uc,uc-ua)4、三维空间曲线绘制z=0:0.1:4*pi;x=cos(z);y=sin(z);plot3(x,y,z)5、用mesh或surf函数，绘制下面方程所表示的三维空间曲面，x和y的取值范围设为-3，3。x,y=meshgrid(-3:0.5:3)z=-x.*x/10+y.*y/10;mesh(x,y,z);figuresurfc(x,y,z);附:画抛物面theta=linspace(0,2*pi,60)R=linspace(0,5,20);X1=R*cos(theta);Y1=R*sin(theta);Z1=X1.*X1/10+Y1.*Y1/10;mesh(X1,Y1,Z1)axis square三、思考题用对分法求解方程在0，1内的解，并验证，在程序中统计出对分次数。提示：先将原方程转化成的形式。对分法的基本思想是：一个一元方程f(x)=0，若f(x1)*f(x2)0，则在x1,x2区间内有实数解。取该区间的中点xm=(x1+x2)/2，判定f(x1)和f(x2)二者中哪一个与f(xm)异号，若f(x1)*f(xm)1e-10 y1=2*exp(-x1)-sin(x1); y2=2*exp(-x2)-sin(x2); xm=(x1+x2)/2; ym=2*exp(-xm)-sin(xm); if y1*ym0 x2=xm; elseif y2*ym0 x1=xm; end len=x2-x1; n=n+1;endformat longxm,ym,n实验七 MATLAB数值运算一、实验目的：掌握MATLAB常用的数值运算函数。二、实验内容：1、求代数方程的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。（用roots和plot函数）。p=3 4 7 2 9 12;r=roots(p)plot(r,*);gridxlabel(Real Axis)ylabel(Imag Axis)r = -0.8612 + 1.4377i -0.8612 - 1.4377i 0.6737 + 1.0159i 0.6737 - 1.0159i -0.9583 2、求代数方程的5个根，并将其用星号（*）标记在复平面图上。（用roots和plot函数）。p=1 0 0 0 0 -1;r=roots(p)plot(r,*);axis equalgrid3、求下面函数在0.5,4区间内的过零点。（用fzero函）fplot(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,4)x1=fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,2)x2=fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,2,4)x1 = 1.5117x2 = 2.60954、已知R=50欧姆，U=4V，二极管D正向电流与电压的关系为：其中：Ud为二极管正向电压Is为反向饱合电流，取10-12AK为玻尔茨曼常数，1.38*10-23T为绝对温度，取300开尔文（27摄氏度）q为电子电荷1.6*10-19C求此电路中的电流Id和二极管正向电压Ud（要求用fsolve函数求解）R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;%Ud+Id*R-U=0;%Id-Is*exp(Ud*q/(K*T)-1)=0;Ud=0:0.01:0.7;Id=Is*exp(Ud*q/(K*T)-1);Ud1=0:0.01:4;Id1=(U-Ud1)/R plot(Ud,1000*Id,r)hold onplot(Ud1,1000*Id1,b)gridhold offlegend(二极管伏安特性,负载线)x=fsolve(UdId,1 0.05)function f=UdId(x)R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;Ud=x(1);Id=x(2);f=Ud+Id*R-U Id-Is*exp(Ud*q/(K*T)-1);x =0.6707 0.0666 Ud Id5、实验数据处理：已知某压力传感器的测试数据如下表p0.01.12.12.84.25.06.16.98.19.09.9u1011131417182224293439p为压力值，u为电压值，试用多项式来拟合其特性函数，求出a,b,c,d，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。p=0.0 1.1 2.1 2.8 4.2 5.0 6.1 6.9 8.1 9.0 9.9;u=10 11 13 14 17 18 22 24 29 34 39;plot(p,u,r+)abcd=polyfit(p,u,3)p1=0:0.1:10;u1=polyval(abcd,p1);hold onplot(p1,u1,b);gridhold offaxis(-1 11 8 41);xlabel(p);ylabel(u);legend(p-u,u(p)=a*p3+b*p2+c*p+d,2)实验八 MATLAB应用1、用Simulink求解下图所示电路0100微秒内的响应。已知R=6*10-4欧，C=1700微法，L=6*10-9享，uc(0)=15kV。 l 模块参数设置:Integrator1的Initial condition:15kV在命令窗口为R,L,C赋值。l 仿真参数设置如下：Start time:0Stop time:100e-6Solver Type:Variable-stepSolver:ode45 Max step size:1e-7Min step size:autoInitial step size:autoRelative tolerance:1e-3Absolute tolerance:1e-6实验四 MATLAB数值运算一、实验目的：掌握MATLAB常用的数值运算函数。二、实验内容：1、求代数方程p=3 4 7 2 9 12roots(p)ans = -0.8612 + 1.4377i -0.8612 - 1.4377i 0.6737 + 1.0159i 0.6737 - 1.0159i -0.9583 2、求代数方程p2=1 0 0 0 0 -1roots(p2)ans = -0.8090 + 0.5878i -0.8090 - 0.5878i 0.3090 + 0.9511i 0.3090 - 0.9511i 1.0000 3、求函数)在0.5,4区间内的过零点。fplot(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,4)fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,2)fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,2,4)x1 = 1.5117x2 = 2.60954、已知R=50欧姆，U=4V，二极管D正向电流与电压的关系为：其中：Ud为二极管正向电压Is为反向饱合电流，取10-12AK为玻尔茨曼常数，1.38*10-23T为绝对温度，取300开尔文（27摄氏度）q为电子电荷1.6*10-19C求此电路中的电流Id和二极管正向电压Ud解:列电路方程:(1)估计解的位置R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;%Ud+Id*R-U=0;%Id-Is*exp(Ud