实验一 MATLAB基础训练

实验一 MATLAB基础训练

一、实验目的

本次上机实验主要练习使用Matlab的基本操作和基础知识，包括数组（复数、向量、矩阵、结构体数组等）的创建和数组元素的操作和运算、矩阵的运算、Matlab的运算符（尤其是点运算‘.’）、脚本M文件和函数M文件的编写、Matlab文件的编程（基本的流程控制结构）、基本的二维和三维绘图方法以及图形的标注等。希望通过本次实验使大家尽量在短时间内（4学时）掌握Matlab的基本操作和基础知识，为后面的实验项目奠定基础。

二、实验原理

参见PPT中有关内容。

三、实验内容

1. 上机练习课件中的例子。

2. 设两个复数a=1+2i, b=3-4i, 计算a+b, a-b, a*b, a/b, a和b的模。

3. 计算下式的结果，其中x=-3.5°, y=6.7°

（提示：①应将角度单位由度转换为数学函数所能处理的弧度值；②求根函数sqrt，取绝对值函数abs,具体用法用help查询）

4. 对矩阵

123

456

789

A

⎡⎤

⎢⎥

=⎢⎥

⎢⎥

⎣⎦

, 实现下列操作:

(1) 左右翻转(fliplr命令)

(2) 上下翻转(flipud命令)

(3) 利用cat命令分别将A扩展成3×6和6×3的矩阵

(3) 分别提取A的第2行,第2列,对角线元素

(4) 删除A的第2行2列的元素

（提示：将矩阵元素赋空阵[]可以删除元素，注意此时元素的访问只能使用单下标的方式。观察删除元素后，A中元素的排列方式的变化）

5. 创建[0,2π]区间上拥有100个等间隔元素的列向量

．．．x．（Matlab默认是行向量），并绘制

y=sin(x1/3)的函数图像。

6. 创建如下图所示的单结构体数组。

7. 编程训练：下图所示电路中，R 1=2Ω, R 2=4Ω, R 3=12Ω, R 4=4Ω, R 5=12Ω, R 6=4Ω, R 7=2Ω, u s =10V, 求i 3。 （要求：以脚本M 文件方式建立程序。此项练习M 脚本文件的建立以及使用Matlab 解线性方程组。）

（提示：先建立电路方程如下

1233334555567()()0()0++-=⎧⎪-+++-=⎨⎪-+++=⎩a a b s b c b c

R R R i R i u R i R R R i R i R i R R R i

该线性方程组等价于矩阵形式：

AX B =

其中，A 是包含R 1~R 7的系数矩阵, B =(u s , 0, 0)T 是常数矩阵, X =(i a , i b , i c )T =A -1B=A \B 为解向量。因此使用矩阵除法（注意区别左除和右除）可以迅速解出i a , i b , i c 。

最后i 3= i a －i b =0.3704。）

8. 编程训练：已知某电路的电流i (t )的表达式为

101()0.88-==∑n t n i t nte

画出[-π, π]区间上的电流波形。 （要求：① 以脚本M 文件方式建立程序；② 用12号字体给图形加上标注‘t ’和‘i(t)’，红色曲线+圆形标记‘o ’，如下图所示。此项练习二维绘图方法、图形的标注和循环控制结构）

9. 编程训练：已知y x ,的取值范围是[,]a b ，若a =﹣8, b =8,

画出z =所表

示的三维曲面。（要求：① 以脚本M 文件方式建立程序；② 使用surf 和mesh 函数分别绘出曲面图和网格图,参考图形如下。此项练习三维绘图方法）

10. 以函数M 文件的方式重做第9个项目，其中函数的输入参数为a 和b 。（此项练习M 函数文件的建立）

11. 建立如下图所示的用户界面菜单。要求：（Ａ）把用户菜单 'Option' 设置为顶层的第３菜单项；（Ｂ）下拉菜单被两条分隔线分为三个菜单区；（Ｃ）最下菜单项又有两个子菜单组成。（此项练习用户菜单的建立，写出M 文件）

四、实验要求

以上训练项目要求在4个实验学时内完成，并提交项目7-11的程序。

五、思考题

1. 举例说明如何创建三维数组？

2. 第9个训练项目中，函数z的表达式中，分子可能被0除，导致绘图数据点中出现非数NaN，绘出的图形不正确。如何解决这一问题？

3. 如何将第9个项目中的两幅图放在同一个图形窗口中显示？（提示：使用subplot命令将图形窗口分割成1×2的子窗口。subplot(m,n,i)将图形窗口分割成m×n的子窗口，并指定第i个子窗口为图形的绘制区域）

4. surf函数绘出的三维图一般有黑色格线，如何消掉黑色格线？以第9个项目为例说明。