(完整word版)matlab实验指导答案详解(非常详细正确)

1、实验一 MATLAB 工作环境熟悉及简单命令的执行 一、实验目的： 熟悉 MATLAB 的工作环境，学会使用 MATLAB 进行一些简单的运算。 二、实验内容： MATLAB 的启动和退出，熟悉 MATLAB 的桌面( Desktop )，包括菜单 ( Menu )、工具条 ( Toolbar )、命令窗口 (Command Window) 、历史命令窗口、工作 空间 (Workspace) 等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。 三、实验步骤：1、启动 MATLAB ，熟悉 MATLAB 的桌面。2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察 workspace 的变化，记录运算结果。

2、(1 )( 365-52 2-70 ) 3 (365-52*2-70)/3 ans = 63.6667 ( 2 ) area=pi*2.52 area = 19.6350(3) 已知 x=3 ， y=4 ，在 MATLAB 中求 z：23z x2 y3x y 2x=3y=4z = x 2 * y 3 / (x - y) 2z = 5764)将下面的矩阵赋值给变量 m1, 在 workspace 中察看 m1 在内存中占用的字节数。162313511108m1=97612414151执行以下命令m1 =162313 ;5 11 10 8 ; 9 7 6 12 ; 4 14 15 1m1( 2 ,

3、 3 ) ans = 10 m1( 11 ) ans = 6m1( : , 3 )ans =310615m1( 2 : 3 , 1 : 3 ) ans =5111097 6m1( 1 ,4 ) + m1( 2 ,3 ) + m1( 3 ,2 ) + m1( 4 ,1) ans = 345 )执行命令 help abs查看函数 abs 的用法及用途，计算 abs( 3 + 4i )(6)执行命令x=0:0.1:6*pi;y=5*sin(x);plot(x,y)( 6)运行 MATLAB 的演示程序， demo ，以便对 MATLAB 有一个总体了解。四、思考题1、以下变量名是否合法？为什么？1)

4、x2合法2)3col不合法，首字符是数字3)row不合法，首字符必须是字母4)for不合法， for 为 MATLAB 的保留关键字2、求以下变量的值，并在 MATLAB 中验证。1)a =1 : 2 : 5 ;a = 1352)b = aaa ;b =1113335553) c =a +b ( 2 ,: )c =468实验二 MATLAB 语言矩阵运算1147c0d8522360一、实验目的： 掌握基本的矩阵运算及常用的函数。 二、实验内容：1 2 3 2 4 1 ab4 5 6 1 3 51、下列运算是否合法，为什么？如合法，结果是多少？(1) result1 = a(2) result2

5、 = a * b不合法，两矩阵的内阶不相等。(3) result3 = a + b(4) result4 = b * d(5) result5 = b ; c * d(6) result6 = a . * b(7) result7 = a . / b(8) result8 = a . * c不合法，两矩阵的维数不相等，点乘相求两矩阵的维数相同(9) result9 = a . b(10) result10 = a . 2(11) result11 = a 2不合法， a 矩阵不是方阵，方阵才能取平方。result5 = b ; c * d(12) result12 = 2 . a 以上运算的关

6、键不是结果是多少，而是结果怎么得来的，比如 要学会将其分解后去理解，可在命令窗口输入以下语句： c t=b;c r5=t * d2、用 MATLAB 求下面的的方程组。7212 x14(1)91532x2722115x3113213x40A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13b=4;7;-1;0x=Abx = 0.49790.14450.0629-0.0813x y z 1x 2y z w 82x y 3w 33x 3y 5z 6w 5A=1,1,1,0;1,2,1,-1;2,-1,0,-3;3,3,5,-6b=1;8;3;5 xyzw=inv(A)*

7、b xyzw= 1.00005.0000-5.0000-2.000072123、已知 A9 15322211513213A=7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13(1) 求矩阵 A 的秩 (rank)rank(A)(2) 求矩阵 A 的行列式 (determinant)det(A)(3) 求矩阵 A 的逆 (inverse)inv(A)(4) 求矩阵 A 的特征值及特征向量 (eigenvalue and eigenvector)v,d=eig(A)该题目要求大家学会使用 MATLAT 的帮助系统，一是知道函数名，怎样查函数用法， 二是不知道函数名，怎样查

8、函数名及其用法。4、关系运算与逻辑运算已知 a=20,b=-2,c=0,d=1(1) r1 = a b(2) r2 = a b & c d(3) r3 = a = b* (-10)(4) r4 = b | cr1 = 1 ， r2 = 0 ， r3 = 1 ， r4 = 0三、思考题10y2n 2 10 2 9 29方法一：方法二：n=-10:1:10y=0;format long gfor t=-10:10x=2 .ny=y+2t;y=sum（x）endn 10值）2102 ,求 y= ？（用 format long g 查看 y 的方法三y=0; t=-10while t=10y=y+2t

9、;t=t+1;endy实验三 选择结构程序设计及调试一、实验目的： 掌握利用 if、 switch 语句编写选择结构程序，学会 MATLAB 程序编辑、 运行及调试方法。二、实验内容：1、求分段函数的值。x2 x 6 x 0yx2 5x 6 0 x 5x2 x 1 x 5用 if语句实现，算出下列表中 x对应的 y值。X-50258y14601955clcclearx=-5 % x=input（ 请输入 x的值 ） if x=0&x5 y=x2-5*x+6;elsey=x2-x-1;endy2、分别用 if和swith 语句实现， 将百分制成绩转换为成绩等级 A、B、C、D、E。其中 9010

10、0 分为A，8090）分为B，7080）分为C，6070）分为D，60分以下为 E。对超出百分制范围 的成绩，给出错误提示信息。clcclears=input（ 请输入百分制成绩 :）;if s100 g=ERROR;elseif s=90&s=80&s=70&s=60&s1if rem(n,2)=0n=n/2; elsen=3*n+1;end a=a,n;end2、根据x2a11112222，当n分别取100 、 1000 、 10000时，求x的值122232n2分别是多少？clccleary=0;n=100for k=1:ny=y+1/k2;endx=sqrt(6*y)mi3、编程求满足

11、i 1210000的最小 m值。以下是三种方法及结果验证方法。clc re2=n-1 clearsum_x=0;n=0;while sum_x=1e4 n=n+1; x=2n; sum_x=sum_x+x;endre1=nsum_x=0;n=1;while sum_x1e4 break ;end n=n+1;endre3=necho onsum(2.1:12) sum(2.1:13) echo off已知 y和t的函数关系： y(t) 1 t t2 / 2! t3 /3! . t20 / 20!求 面表格中与 t 对应的 y 值t0.20.40.60.81.0yclc clear y=1 t=

12、1; f=1; for n=1:20 f=f*n; y=y+tn/f end y实验五 函数的编写及调试 一、实验目的： 掌握 MATLAB 函数的编写及调试方法。 二、实验内容：1、编写一个函数，计算下面函数的值，给出x 的值，调用该函数后，返回 y 的值。function y=myfun1(x)sinx,x0y(x)x,0x3x 6,x3选择一些数据测试你编写的函数。function y=myfun1(x) if x=0y=sin(x);elseif xmax_xmax_x=x(k);endif x(k)v=myvander(23得 v=14 5)27162564125生成一些数据测试你写

13、的函数。function v=myvander(x)N=length(x);for k=1:Nv(k,:)=x.(k-1);end三、思考题编写程序，用如下迭代公式求a ， a 的值分别为： 3，17，113 。迭代的终止条件为xn 1 xn510 ，迭代初值 x0 1.0 ,迭代次数不超过100 次。分别对迭代结果和准确值进行比较，并统计迭代次数。x 2 a 2x 2 x 2 a xn 1xn a2 2x nclccleara=input( 请输入 a= );x0=1;for n=1:100x1=x0/2+a/(2*x0);if (abs(x1-x0)=1e-5) breakendx0=x1

14、;enddisp( sqrt(a) 数值解为 : ) x1disp( 迭代次数 : )ndisp( sqrt(a) 的准确解为 : ) sqrt(a)请输入 a=3 sqrt(a) 数值解为 : x1 =1.7321 迭代次数 :5 sqrt(a) 的准确解为 : ans =1.7321实验六 MATLAB 的绘图1、在同一坐标系下绘制下面三个函数在 t 0， 4 的图象。y 1ty 2 ty 3 4 e 0.1t sin( t) t=0:1e-2:4*pi; y1=t;y2=sqrt(t); y3=4*pi*exp(-0.1*t).*sin(t); plot(t,y1, r ,t,y2, g

15、 ,t,y3, b); grid xlabel( t / s ) ylabel( y1 y2 y3 ) legend( t , sqrt(t) ,4*pi*exp(-0.1*t).*sin(t) );2、编写程序，选择合适的步距，绘制下面函数在区间-6 ， 6中的图象。sinx, x 0y(x) x, 0 x 3x 6, x 3x=-6:0.1:6;% 设定自变量 x 的取值范围leng=length(x);% 计算向量 x 的长度for m=1:leng % 计算函数值y(m)=myfun1(x(m); end plot(x,y),grid%绘制函数曲线xlabel( x ),ylabel(

16、 y )3、用 compass 函数画下面相量图ua = 1 ; ub = cos(-2*pi/3)+sin(-2*pi/3)*i ; uc=cos(2*pi/3)+sin(2*pi/3)*i; compass(ua,ub,uc,ua-ub,ub-uc,uc-ua)902x4、三维空间曲线绘制 z=0:0.1:4*pi; x=cos(z);y=sin(z);plot3(x,y,z)x和 y 的取值范围设为 -3，5、用 mesh 或 surf 函数， 绘制下面方程所表示的三维空间曲面， 3。22 x2 y2 10 10x,y=meshgrid(-3:0.5:3)z=-x.*x/10+y.*y/

17、10;mesh(x,y,z);figuresurfc(x,y,z);x2 y2附: 画抛物面 z x y10 10theta=linspace(0,2*pi,60)R=linspace(0,5,20);X1=R*cos(theta);Y1=R*sin(theta);Z1=X1.*X1/10+Y1.*Y1/10; mesh(X1,Y1,Z1) axis square 三、思考题用对分法求解方程 2e 数。sin x 在0，1内的解，并验证，在程序中统计出对分次提示：先将原方程转化成 f(x) 2e x sin x 0 的形式。 对分法的基本思想是：一个一元方程f(x)=0 ，若 f(x1)*f(

18、x2)0 ，则在 x1,x2 区间内有实数解。取该区间的中点 xm=(x1+x2)/2 ，判定 f(x1)和 f(x2)二者中哪一个与 f(xm) 异 号，若 f(x1)*f(xm)1e-10y1=2*exp(-x1)-sin(x1);y2=2*exp(-x2)-sin(x2);xm=(x1+x2)/2;ym=2*exp(-xm)-sin(xm);if y1*ym0x2=xm;elseif y2*ym0x1=xm;endlen=x2-x1;n=n+1;endformat longxm,ym,n实验七 MATLAB 数值运算一、实验目的： 掌握 MATLAB 常用的数值运算函数。二、实验内容：5

19、4321、求代数方程 3x5 4x4 7x3 2x2 9x 12 0的 5 个根，并将其用星号( *)标记在复 平面图上。(用 roots 和 plot 函数)。p=3 4 7 2 9 12;r=roots(p)plot(r, * );gridxlabel( Real Axis )ylabel( Imag Axis )r =-0.8612 + 1.4377i-0.8612 - 1.4377i0.6737 + 1.0159i0.6737 - 1.0159i-1.5-1-0.5 0Real Axis0.515 1 5 0 5 . . .1 0 0- sixAgamI-0.958352、求代数方程

20、x 1 0 的 5 个根，并将其用星号（ * ）标记在复平面图上。 （用 roots 和plot 函数)。 p=1 0 0 0 0 -1; r=roots(p) plot(r, * ); axis equal grid3、求下面函数在 0.5,4区间内的过零点。 (用fzero 函)3 2 1 f (x) x3 2x2 sin(x) 5x cos(x)xfplot(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,4) x1=fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,2) x2=fzero(x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x

21、)+1/x,2,4) x1 = 1.5117x2 = 2.6095806040200-20234x4、已知 R=50 欧姆， U=4V ，二极管 D 正向电流与电压的关系为：se UKdTq 1 s其中：Ud 为二极管正向电压Is 为反向饱合电流，取 10-12AK 为玻尔茨曼常数， 1.38*10 -23T 为绝对温度，取 300 开尔文( 27 摄氏度)q 为电子电荷 1.6*10 -19C求此电路中的电流 Id 和二极管正向电压 U d(要求用 fsolve 函数求解) R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;%Ud+Id*R-U=0;

22、%Id-Is*exp(Ud*q/(K*T)-1)=0;Ud=0:0.01:0.7; Id=Is*exp(Ud*q/(K*T)-1);Ud1=0:0.01:4; Id1=(U-Ud1)/R plot(Ud,1000*Id, r) hold onplot(Ud1,1000*Id1, b)grid hold off legend（ 二极管伏安特性 , 负载线 ） x=fsolve(UdId,1 0.05)function f=UdId(x)R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19;Ud=x(1);Id=x(2);f=Ud+Id*R-UId-Is*exp

23、(Ud*q/(K*T)-1);40x =0.67070.0666Ud Id5、实验数据处理：已知某压力传感器的测试数据如下表p0.01.12.12.84.25.06.16.98.19.09.9u1011131417182224293439p为压力值， u为电压值，试用多项式 u(p) ap3 bp2 cp d 来拟合其特性函数，求出 a,b,c,d，并把拟合曲线和各个测试数据点画在同一幅图上。 p=0.0 1.1 2.1 2.8 4.2 5.0 6.1 6.9 8.1 9.0 9.9;u=10 11 13 14 17 18 22 24 29 34 39; plot(p,u, r+ ) abcd

24、=polyfit(p,u,3) p1=0:0.1:10;u1=polyval(abcd,p1);hold on plot(p1,u1, b);gridhold off axis(-1 11 8 41); xlabel( p); ylabel( u );legend( p-u ,u(p)=a*p3+b*p2+c*p+d ,2)实验八 MATLAB 应用1、用 Simulink 求解下图所示电路 0100 微秒内的响应。已知 R=6*10 -4 欧， C=1700 微法， L=6*10 -9享， uc(0)=15kV 。2LC d i RC di i 0dt dtduc1i dt Cdidt1L

25、(uc Ri)1tuc(t)i(t) 1 0uL0C1 0ti( )d t L ( )du L ucRiGain2iUL11/LsiGain1Int egratoGa in In tegrato-1 / C1 sUcUcScope1Scope模块参数设置 :Integrator1 的 Initial condition: 15kV 在命令窗口为 R,L,C 赋值。仿真参数设置如下：Start time:0Stop time:100e-6Solver Type:Variable-stepSolver:ode45Max step size:1e-7Min step size:autoInitial

26、 step size:autoRelative tolerance:1e-3Absolute tolerance:1e-6实验四 MATLAB 数值运算一、实验目的：掌握 MATLAB 常用的数值运算函数。二、实验内容：54321、求代数方程 3x 4x 7x 2x 9x 12 0p=3 4 7 2 9 12roots(p)ans =-0.8612 + 1.4377i-0.8612 - 1.4377i0.6737 + 1.0159i0.6737 - 1.0159i-0.958352、求代数方程 x5 1 0p2=1 0 0 0 0 -1roots(p2)ans =-0.8090 + 0.587

27、8i-0.8090 - 0.5878i0.3090 + 0.9511i0.3090 - 0.9511i1.000033、求函数 ) f(x) x3212x2 sin(x) 5x cos(x)在 0.5,4区间内的过零点。xfplot( x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x ,0.5,4)fzero( x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/x,0.5,2),2,4)fzero( x3-2*x2*sin(x)+5*x*cos(x)+1/xx1 = 1.5117x2 = 2.60954、已知 R=50 欧姆， U=4V ，二极管 D 正向电流与电压的关系为： U dq 1IdIse KT 1其中：Ud 为二极管正向电压I s为反向饱合电流，取 10-12AK 为玻尔茨曼常数， 1.38*10-23T 为绝对温度，取 300 开尔文( 27 摄氏度)q 为电子电荷 1.6*10 -19C 求此电路中的电流 Id 和二极管正向电压 Ud 解: 列电路方程 :U dq 1Id I se KT 1 0Id * R Ud U 0(1)估计解的位置 R=50;U=4;Is=1e-12;K=1.38e-23;T=300;q=1.6e-19; %Ud