计算机在生命科学中应用MATLAB

目录

实验一：数据采集 (2)

实验二：绘图 (8)

实验三：函数 (14)

实验四：解非线性方程 (21)

实验五：解线性方程组 (25)

实验六：插值计算 (29)

实验七：计算积分 (35)

实验八：数据拟合 (46)

实验一：数据采集

实验学时：2

实验类型：（验证）

实验要求：（必修）

一、实验目的

通过本实验的学习，使学生掌握MATLAB软件的操作界面，系统帮助信息的获取方法。掌握矩阵的操作方法，命令的输入方法。掌握M文件的编辑、操作方法。为以后的操作打下基础。

二、实验内容

（1）掌握MA TLAB软件的操作界面

（2）掌握M文件的编辑、操作方法

（3）数据的输入方法

三、实验原理、方法和手段

根据MATLAB命令的输入要求进行操作。

四、实验组织运行要求

采用集中授课形式。

五、实验条件

PⅣ计算机40台，MATLAB软件。

六、实验步骤

（一）基本功能

双击MATLAB图标，打开MATLAB Command Window，它是用户输入命令的地方， MATLAB将计算结果也显示在此。共有，view，web, Windows, Help五个主要功能。

1 简易数学

>> 1+2+3

ans =

6

>> 1*10 + 2*20 + 3*30

ans =

140

>> x=1+2+3

x =

6

如果在上述的例子结尾加上;，则计算结果不会显示在命令窗口中，要得知计算值只须键入该变量名即可。

>> x=1+2+3;

>> x

x =

6

MATLAB提供基本的算术运算有：

加 (+)、减 (-)、乘 (*)、除 (/)、幂次方 (^)，例如：5+3, 5-3, 5*3, 5/3, 5^3

要计算面积Area = ,半径r = 2，则可键入

>> r=2;

>> area=pi*r^2;

>> area

12.5664

我们也可以将上述命令打在同一行，以, 或是; 分开，例如

>> r=2, area=pi*r^2

>> r=2; area=pi*r^2;

请注意上述二式的差异，前者有计算值显示，而后者无。如果一个命令过长可以在结尾加上... ，例如

>> r=2;

>> area = pi ...

*r^2

另外一个符号注解是由%起头，也就是说在%之后的任何文字都被视为程序的注解。例如>> r=2; % 键入半径

>> area=pi*r^2; % 计算面积

MATLAB可以将计算结果以不同的精确度的数字格式显示，在命令窗口键入以下显示格式的命令，以π值为例

命令数字值说明

format short 3.1416 预设的 4 位有效小数位数

format long 3.149 15 位有效小数位数

format short e 3.1416e+000

4 位有效小数位数加上指数表格式

观察下列命令后pi结果的变化：

>>format long

>>pi

>>format short

>>pi

2 变量

MATLAB对使用变量名称的规定：

1.变量名称的英文大小写是有区别的（apple, Apple, AppLe，三个变量不同）。

2.变量的长度上限为 19 个字符。

3.变量名的第一个字符必须是英文字符，随后可以英文字符、数字或下划线。

3其它功能

MATLAB利用了↑↓二个光标移动键将所执行过的命令重复使用。按下↑前一次命令重新出现，之后再按Enter键，即再执行前一次的命令。

键入who可以查看所有定义过的变量名称。而键入clear则是清除所有定义过的变量名称；如果只是要去除x及y 二个变量，则可以键入clear x y。

Ctrl-C（即同时按Ctrl及C二个键）可以用来中止执行中的MATLAB的工作。

4帮助

利用help命令，如果你要找题材 (topic)，直接键入help 。

利用命令窗口的功能菜单中的Help，从中选取Table of Contents（目录）或是Index（索引）。

例如

>> help sqrt

SQRT Square root.

SQRT(X) is the square root of the elements of X. Complex

results are produced if X is not positive.

（二）数组与矩阵输入

1 数组与矩阵的定义

MATLAB的运算是以数组及矩阵方式，而这二者在MATLAB的基本运算性质不同，数组强调元素对元素的运算，而矩阵则采用线性代数的运算方式。

定义一变量为数组或是矩阵时，须用中括号[ ] 将元素置于其中。数组为一维元素所构成，而矩阵为多维元素所组成，例如

>> x = [1 2 3] % 一维 1x3 数组

>> x = [1 2 3; 4 5 6] % 二维 2x3 矩阵

假设要计算y = sin (x), 0至π而x = 0, 0.2π, 0.4π,...,π，即可用数组方式运算，例如

>> x = [0 0.2*pi 0.4*pi 0.6*pi 0.8*pi pi] % 注意数组内也可作运算

x =

0 0.6283 1.2566 1.8850 2.5133 3.1416

>> y=sin(x)

y =

0 0.5878 0.9511 0.9511 0.5878 0.0000

要找出数组的某个元素或数个元素：

>> x(3) % 第三个x的元素

ans =