Matlab实验指导书(印刷)

《Matlab语言及其在电子信息工程中的应用》实验指导书编著：许钢安徽工程科技学院电气工程系电子信息科学与技术专业教研室2005年8月实验一：Matlab操作环境熟悉一、实验目的1．初步了解Matlab操作环境。

2．学习使用图形函数计算器命令funtool及其环境。

二、实验内容熟悉Matlab操作环境，认识命令窗口、内存工作区窗口、历史命令窗口；学会使用format命令调整命令窗口的数据显示格式；学会使用变量和矩阵的输入，并进行简单的计算；学会使用who和whos命令查看内存变量信息；学会使用图形函数计算器funtool，并进行下列计算：1．单函数运算操作。

求下列函数的符号导数(1) y=sin(x);(2) y=(1+x)^3*(2-x);求下列函数的符号积分(1) y=cos(x);(2) y=1/(1+x^2);(3) y=1/sqrt(1-x^2);(4) y=(x-1)/(x+1)/(x+2);求反函数(1) y=(x-1)/(2*x+3);(2) y=exp(x);(3) y=log(x+sqrt(1+x^2));代数式的化简(1) (x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4);(2) sin(x)^2+cos(x)^2;(3) x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x);2．函数与参数的运算操作。

从y=x^2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化(1) y1=(x+1)^2(2) y2=(x+2)^2(3) y3=2*x^2(4) y4=x^2+2(5) y5=x^4(6) y6=x^2/23．两个函数之间的操作求和(1) sin(x)+cos(x)(2) 1+x+x^2+x^3+x^4+x^5乘积(1) exp(-x)*sin(x)(2) sin(x)*x商(1) sin(x)/cos(x);(2) x/(1+x^2);(3) 1/(x-1)/(x-2);求复合函数(1) y=exp(u) u=sin(x)(2) y=sqrt(u) u=1+exp(x^2)(3) y=sin(u) u=asin(x)(4) y=sinh(u) u=-x三、设计提示1．初次接触Matlab应该注意函数表达式的文本式描述。

2．在使用图形函数计算器funtool时，注意观察1号和2号窗口中函数的图形。

四、实验报告要求1．针对图形函数计算器funtool，对每一类型计算记录其中一个图形的曲线。

2．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。

实验二：M文件和Mat文件操作一、实验目的1．定制自己的工作环境。

2．编写简单的M文件。

3．保存内存工作区中的变量到.mat文件。

4．学会只用Matlab帮助。

二、实验内容1．使用format命令和File|Peferences菜单定制自己的工作环境。

2．编写如下M文件，试调整参数a的大小，观察并记录y1、y2的波形特征。

%example1.mt=0:pi/100:4*pi;a=3;y2=exp(-t/a);y1=y2.*sin(a*t);plot(t,y1,'-r',t,y2,':b',t,-y2,':b');3．保存内存工作区变量a、t、y1、y2到example1.mat文件；关闭Matlab，再重新启动；观察内存工作区；重新根据.mat文件恢复原来的工作区变量。

4．在命令窗口中查看exp函数的帮助；运行helpwin查看超文本格式的帮助文件，试翻译并记录下信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）中的函数分类（Functions -- Categorical List）。

三、设计提示1．可以用命令语句、菜单或按钮等多种方式执行命令。

2．用于编辑M文件的文本编辑器还可以执行和调试程序。

3．不同的工具箱可能包含同名的函数，查看帮助时应注意在左侧栏选择相应的工具箱类别。

四、实验报告要求1．对实验内容2，说明参数a的大小对y1、y2波形特征的影响。

2．翻译命令窗口中的exp函数的帮助信息。

3．运行helpwin，试翻译并记录下信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）中的函数分类（Functions -- Categorical List）。

4．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。

实验三：矩阵运算与元素群运算一、实验目的1．掌握数组与矩阵的创建。

2．掌握矩阵运算与数组运算。

3．掌握基本元素群运算。

4．掌握向量与矩阵的特殊处理。

二、实验内容1．“：”号的用法。

用“：”号生成行向量a=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10]、b=[5 3 1 -1 -3 -5]；2．用线性等分命令linspace重新生成上述的a和b向量。

3．在100和10000之间用对数等分命令logspace生成10维的向量c。

4．生成范围在[0，10]、均值为5的3×5维的均匀分布随机数矩阵D。

5．利用magic函数生成5×5维的魔方矩阵，取其对角向量e，并根据向量e生成一个对角矩阵E。

（所谓魔方矩阵就是各行、各列、各对角线元素之和相等。

）6．另AA是3×3维魔方矩阵，BB是由AA旋转180°得到。

CC是一个复数矩阵，其实部为AA，虚部为BB。

DD是CC的转置，EE是CC的共轭。

分别计算CC和EE的模和幅角。

7．ｆ是一个首项为20，公比为0.5的10维等比数列；g是一个首项为1，公差为3的10维等差数列。

试计算向量f和g的内积s。

8．生成一个9×9维的魔方矩阵，提取其中心的3×3维子矩阵M，利用sum函数检验其各行和各列的和是否相等。

9．已知1234234534564567T⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，利用函数生成左上三角矩阵12342340134004000T⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦。

三、设计提示1．等比数列可利用首项和公比的元素群的幂乘积生成。

2．提取子矩阵，可灵活应用“：”号或空阵[ ]。

3．尽量用Matlab函数生成上述矩阵或向量，不要用手工逐个输入。

四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。

2．思考题：是否存在2×2维的魔方矩阵？。

3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。

实验四：线性方程组的求解一、实验目的1．掌握恰定方程组的解法。

2．了解欠定方程组、超定方程组的解法。

3．掌握左除法求解线性方程组。

4．学会测试程序的运行时间。

二、实验内容1．用两种方法求下列方程组的解。

12345123451234512345123457 149251003 151******** 92573005 7141624002 512114500x x x x x x x x x x x x x x x x x x xx x x x x x +--+=⎧⎪----=⎪⎪---++=⎨⎪+++-=⎪⎪-++--=⎩2．判定下列方程是恰定方程组、欠定方程组还是超定方程组，并求其解。

12345123451234512345691411568147156294271244161111913103x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++-+=⎧⎪+---=⎪⎨-+-+-=-⎪⎪++--=⎩3．用网孔电流法求如下电路的各支路电流。

4．用结点电压法求如下电路的结点电压u n1、u n2。

三、设计提示1．在计算程序的执行时间之前，应注意用clear命令将内存变量清空。

2．求得线性方程组的解之后，代入原方程验证是否正确。

四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。

2．对于电路的求解，应列出相应的网孔方程和结点方程，并注意方向。

3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。

实验五：函数编写与程序设计一、实验目的1．掌握函数的编写规则。

2．掌握函数的调用。

3．会用Matlab 程序设计实现一些工程算法问题。

二、实验内容1．编写一个[y ,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)函数，实现以下功能，并绘出y1、y2、y在t ∈[0，2π]区间500个样点的图形。

（其中调用参数2 ≤ f1、f2 ≤ 20 H Z ；0.5 ≤ m1、m2 ≤ 2）11122212sin(2);sin(2);y m f t y m f t y y y ππ===+ 2．程序设计：相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋发明者），问他要什么？达依尔回答：“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上放一粒麦子，第二个格子上放二粒麦子，以后每个格子的麦子数都按前一格的两倍计算。

如果陛下按此法给我64格的麦子，就感激不尽，其他什么也不要了。

”国王想：“这还不容易！”让人扛了一袋麦子，但很快用光了，再扛出一袋还不够，请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦？（1袋小麦约1.4×108粒）。

3．程序设计：公元前五世纪我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。

百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何？三、设计提示1．函数名和函数文件名应相同；对调用参数的取值范围要检验是否符合要求，如不符合要求，应给出出错信息（用if 和error 函数实现）。

2．程序设计——“百鸡问题”答案不唯一。

提示：设x ：鸡翁数，则x 的范围：0～19；y ：鸡母数，则y 的范围：0～33；z ：鸡雏数，则z 的范围：0～100。

四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容（1）所使用的函数文件。

2．程序设计用M 文件编写，并记录执行结果。

“百鸡问题”答案不唯一，要给出所有答案。

3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。

实验六：二维图形和三维图形的创建一、实验目的1．掌握二维图形的绘制。

2．掌握图形的标注3．了解三维曲线和曲面图形的绘制。

二、实验内容1．生成1×10维的随机数向量a ，分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、脉冲图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“脉冲图”、“阶梯图”、“条形图”。

2．在同一个图形窗口中，绘制两条曲线()1221/2x xy y ==、；并分别在靠近相应的曲线处标注其函数表达式。

3．编写一个mcircle(r)函数，调用该函数时，根据给定的半径r ，以原点为圆心画一个如图所示的红色空心圆。

（图例半径r=5）4．（1）绘一个圆柱螺旋线（形似弹簧）图。