信号与线性系统软件实验指导书

实验一 MATLAB使用练习

目的：熟悉MATLAB软件，了解矩阵的创建与运算、二维曲线及三维曲面的绘制方法。

内容：

1、MATLAB语言的矩阵运算功能

2、MATLAB可视化功能的实现（二维曲线及三维曲面的绘制）

一、 矩阵的创建与运算

1、矩阵的创建

（1）直接输入法创建矩阵

在命令窗口中键入：

a=[1,2,3,4;5,6,7,8]或a=[1 2 3 4;5 6 7 8]将生成4×2矩阵

（2）利用MATLAB的函数创建矩阵

MATLAB为用户提供了创建基本矩阵的函数，它们是：

¾ones（）函数：用于产生全为1的矩阵，如：ones（n）产生n×n维全1矩阵，ones（n，m）产生n行m列的全1矩阵。

¾zeros（）函数：用于产生全为0的矩阵，如：zeros（n）产生n×n维全0矩阵，zeros（n，m）产生n行m列的全0矩阵。

¾rand（）函数：用于产生在[0,1]区间均匀分布的随机阵，如：rand（n）产生n×n维随机阵，rand（n，m）产生n行m列的随机阵。

¾eye（）函数：用于产生单位阵，如：eye（n）产生n×n维单位阵。

2、矩阵的运算

（1）利用冒号“：”生成向量，其语句格式有以下两种：

a)a=m:n 用于生成步长值为1的均匀等分向量，其中m、n为标量，代表向量的起

始值和终止值。如：a=1:10

b)a=m:p:n 用于生成步长值为p的均匀等分向量，其中m、n为标量，代表向量的

起始值和终止值，p代表向量元素之间的步长值。如：a=1:0.5:10

(2) 同维数的矩阵加、减、乘、除运算

命令如下：A＋B，A－B，A*B，A/B和A\B

(3)常用矩阵运算函数

¾size（）函数：用于计算矩阵的行数和列数，调用格式为：[m,n]=size(a)，将矩阵a 的行数赋值给m，列数赋值给n。

¾length（）函数：用于计算矩阵的长度（列数），调用格式为：a＝length（b），将矩阵b的列数赋值给变量a

¾sum（）函数：用于实现矩阵元素的求和运算。

调用格式为：sum(a)，若a为向量，则该调用格式将计算出a的所有元素之和；若a为矩阵，则该调用格式将产生一行向量，其元素分别为矩阵a的各列元素之和。

调用格式为：sum(a，k)，则对矩阵a按k定义的方向进行求和运算，若k＝1则按列方向求和，若k＝2则按行的方向求和。

¾max（）函数；用于求出矩阵元素的最大值。

调用格式为：max(a)，若a为向量，则该调用格式将计算出a的所有元素的最大值；

若a为矩阵，则该调用格式将产生一行向量，其元素分别为矩阵a的各列元素的最大值。

调用格式为：max(a，[ ]，k)，则对矩阵a按k定义的方向求最大值，若k＝1则按

列方向求最大值，若k＝2则按行的方向求最大值。

练习内容：

已知矩阵A=[2 2 3 3 4 4;1 1 2 2 3 3;4 4 5 5 6 6]

B=[1 1 3 3 2 2;1 1 1 1 1 1;2 2 5 5 3 3]

运用以上函数进行练习，并得出结果。

二、 二维曲线的绘制

绘制连续曲线的命令―――plot，绘制离散序列图的命令―――stem （1）绘制y1=sin(x),y2=cos(x)的曲线

x=0:pi/30:2*pi;

y1=sin(x);

y2=cos(x);

plot(x,y1,'r-',x,y2,'m*');

line([0,8],[0,0])

结果如下：

（2）绘制sin(k)的离散图形

x=0:1:12;

y=sin(x);

stem(x,y,'g+')

line([0,12],[0,0])

结果如下：

（3）绘制sin(x)的曲线

x=0:1/100:2*pi;

y=sin(x);

plot(x,y)

line([0,2*pi],[0,0])

axis([0 2*pi -2, 2])

（4）绘制y1=sin(x),y2=cos(x)的曲线

x=0:1/100:2*pi;

y1=sin(x);

y2=cos(x);

plot(x,y1,'r',x,y2,'b:')

grid on

title('abdfe')

gtext('sinandcos')

（5）绘制y1=sin(x), y2=cos(x), y3=sin(x)cos(x) 的曲线

x=0:1/10:2*pi;

y1=sin(x);

y2=cos(x);

y3=sin(x).*cos(x);

plot(y1,'b+')

hold on

plot(y2,'mpentagram')

plot(y3,'kx')

hold off

（6）绘制sin(x)的曲线

x=0:1/4:2*pi;

y=sin(x);

hp=plot(x,y,'r-diamond')

ht=gtext('chushidebiaozhu')

三、 三维网格曲面的绘制

命令meshgrid（x,y）产生栅格形的数据点，命令surf（X,Y,Z,C）用于绘制带阴影效果的三维曲面。颜色分布方式由命令shading来指定。

Shading facetd: 表示截面颜色分布方式

Shading interp: 表示插补式颜色分布方式

Shading flat: 表示平面式颜色分布方式

（1）

x=-8:0.5:8;

y=x;

[X,Y]=meshgrid(x,y);