MATLAB实验报告

MATLAB实验报告
一、实验目的
本次 MATLAB 实验旨在深入了解和掌握 MATLAB 软件的基本操
作和应用，通过实际编程和数据处理，提高解决问题的能力，培养编
程思维和逻辑分析能力。

二、实验环境
本次实验使用的是 MATLAB R2020a 版本，运行在 Windows 10 操
作系统上。

计算机配置为英特尔酷睿 i5 处理器，8GB 内存。

三、实验内容
（一）矩阵运算
1、矩阵的创建
使用直接输入、函数生成和从外部文件导入等方式创建矩阵。

例如，通过｀1 2 3; 4 5 6; 7 8 9` 直接输入创建一个 3 行 3 列的矩阵；使用｀ones(3,3)｀函数创建一个 3 行 3 列元素全为 1 的矩阵。

2、矩阵的基本运算
包括矩阵的加减乘除、求逆、转置等。

例如，对于两个相同维度的
矩阵｀A` 和｀B` ，可以进行加法运算｀C ＝ A ＋ B` 。

3、矩阵的特征值和特征向量计算
通过｀eig` 函数计算矩阵的特征值和特征向量，加深对线性代数知识的理解和应用。

（二）函数编写
1、自定义函数
使用｀function` 关键字定义自己的函数，例如编写一个计算两个数之和的函数｀function s ＝ add(a,b) s ＝ a ＋ b; end` 。

2、函数的调用
在主程序中调用自定义函数，并传递参数进行计算。

3、函数的参数传递
了解值传递和引用传递的区别，以及如何根据实际需求选择合适的参数传递方式。

（三）绘图功能
1、二维图形绘制
使用｀plot` 函数绘制简单的折线图、曲线等，如｀x ＝ 0:01:2pi; y ＝ sin(x)； plot(x,y)｀绘制正弦曲线。

2、图形的修饰
通过设置坐标轴范围、标题、标签、线条颜色和样式等属性，使图形更加清晰和美观。

3、三维图形绘制
尝试使用｀mesh` 、｀surf` 等函数绘制三维图形，如绘制一个球面｀x,y,z ＝ sphere(50)； surf(x,y,z)｀。

（四）数据处理与分析
1、数据的读取和写入
使用｀load` 和｀save` 函数从外部文件读取数据和将数据保存到文
件中。

2、数据的统计分析
通过｀mean` 、｀std` 、｀max` 、｀min` 等函数对数据进行均值、标准差、最大值、最小值等统计计算。

3、数据的拟合
运用拟合函数对给定的数据进行拟合，如线性拟合、多项式拟合等，以发现数据的潜在规律。

四、实验步骤
（一）矩阵运算实验步骤
1、打开MATLAB 软件，在命令窗口中输入矩阵创建的相关代码，观察矩阵的生成结果。

2、对创建的矩阵进行基本运算，并查看运算结果，验证运算的正
确性。

3、对于特征值和特征向量的计算，输入相应的函数和矩阵，查看计算得到的特征值和特征向量。

（二）函数编写实验步骤
1、在编辑器中编写自定义函数的代码，并保存为｀m` 文件。

2、在命令窗口中调用自定义函数，传递不同的参数，检查函数的输出结果是否符合预期。

3、尝试修改函数的参数传递方式，观察对函数执行结果的影响。

（三）绘图功能实验步骤
1、在命令窗口中输入绘图函数的代码，查看生成的图形。

2、通过修改绘图函数的参数和属性设置，不断调整图形的外观，直到达到满意的效果。

3、对于三维图形的绘制，按照函数的要求输入数据和参数，观察三维图形的展示效果。

（四）数据处理与分析实验步骤
1、使用｀load` 函数读取外部数据文件，查看数据的格式和内容。

2、运用统计分析函数对数据进行计算，将结果与预期进行对比。

3、选择合适的拟合函数对数据进行拟合，观察拟合曲线与原始数据的吻合程度。

五、实验结果与分析
（一）矩阵运算结果
通过创建不同类型的矩阵，并进行基本运算和特征值特征向量的计算，得到了准确的结果。

例如，对于矩阵｀A ＝ 1 2; 3 4` 和｀B ＝ 5 6;
7 8` ，加法运算的结果为｀6 8; 10 12` ，乘法运算的结果为｀19 22; 43 50` ，特征值为｀－03723` 和｀53723` ，特征向量也计算正确。

（二）函数编写结果
自定义函数能够正确地实现预定的功能，参数传递方式的选择也能够满足不同的需求。

在调用函数时，能够得到准确的返回值，并且通
过修改参数可以观察到函数输出的相应变化。

（三）绘图功能结果
成功绘制了各种二维和三维图形，并通过对图形属性的设置，使其更加清晰和美观。

例如，绘制的正弦曲线光滑连续，坐标轴范围和标
签设置合理；三维球面的显示效果逼真，能够从不同角度观察。

（四）数据处理与分析结果
数据的读取和写入操作顺利完成，统计分析函数计算得到的数据与预期相符。

数据拟合结果能够较好地反映数据的趋势，为进一步的数
据分析和处理提供了有力支持。

六、实验中遇到的问题及解决方法
（一）矩阵运算中的维度不匹配问题
在进行矩阵加减乘除运算时，有时会出现维度不匹配的错误。

通过
仔细检查矩阵的维度，确保运算的矩阵具有相同的行数和列数（对于
乘法运算，满足矩阵乘法的规则），解决了这个问题。

（二）函数编写中的语法错误
在编写自定义函数时，容易出现语法错误，如遗漏括号、分号使用
不当等。

通过仔细检查代码，参考 MATLAB 的帮助文档和语法规则，
及时纠正了这些错误。

（三）绘图中的图形显示不完整问题
在绘制图形时，有时会出现图形显示不完整或者坐标轴范围不合适
的情况。

通过合理设置坐标轴范围和图形的属性，解决了图形显示的
问题。

（四）数据处理中的文件路径错误
在读取和写入外部数据文件时，由于文件路径输入错误，导致无法
正确读取或保存数据。

通过仔细检查文件路径，确保路径的正确性，
解决了这个问题。

七、实验总结
通过本次 MATLAB 实验，我对 MATLAB 软件的基本操作和功能
有了更深入的了解和掌握。

在矩阵运算方面，能够熟练创建和操作矩阵，进行各种基本运算和特征值特征向量的计算；在函数编写方面，
能够自定义函数并正确调用，理解参数传递的机制；在绘图功能方面，
能够绘制各种二维和三维图形，并进行图形的修饰和优化；在数据处理与分析方面，能够读取和写入数据，进行统计分析和数据拟合。

同时，在实验过程中也遇到了一些问题，通过查阅资料、调试代码和不断尝试，最终解决了这些问题，提高了自己解决问题的能力和编程水平。

在今后的学习和工作中，我将继续深入学习 MATLAB 的高级功能，将其更好地应用到实际问题的解决中。