专业基础课程设计

课程设计任务书

学生姓名:_____崔运宏__专业班级: 电信1304 班

指导教师: 胡君萍工作单位: 信息工程学院

题目: 专业基础实践第7套综合题

初始条件:

（1）提供实验室机房及其Matlab6.5以上版本软件；

（2）《MATLAB教程》学习。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):

（1）选择一本《MATLAB教程》，认真学习该教程的全部内容，包括基本使用方法、数组运算、矩阵运算、数学运算、程序设计、符号计算、图形绘制、GUI设计等内容；

（2）对该套综合题的10道题，进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表）。

（3）对实验结果进行分析和总结；

（4）要求阅读相关参考文献不少于5篇；

（5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成专业基础实践说明书。

时间安排:

（1）布置课程设计任务,查阅资料,学习《MATLAB教程》 2.5天；

（2）进行编程设计2天；

（3）完成专业基础实践报告书1天；

（4）答辩0.5天；

指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日

前言 (3)

MATLAB简介 (3)

Matlab的功能 (3)

二设计题目 (5)

三设计内容 (6)

3.2题二 (7)

3.3题三 (8)

3.4题四 (9)

3.5题五 (16)

3.6题六 (16)

3.7题七 (17)

3.8题八 (19)

3.9题九 (20)

3.10题十 (21)

四课程设计心得 (24)

参考文献 (25)

本科生课程设计成绩评定表 (26)

MATLAB简介

MATLAB软件由美国Math Works公司于1984年推出，经过不断的发展和完善，如今己成为覆盖多个学科的国际公认的最优秀的数值计算仿真软件。MATLAB具备强大的数值计算能力，许多复杂的计算问题只需短短几行代码就可在MATLAB中实现。作为一个跨平台的软件，MATLAB已推出Unix、Windows、Linux和Mac等十多种操作系统下的版本，大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作。

MATLAB软件具有很强的开放性和适应性。在保持内核不变的情况下，MATLAB可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱(toolbox)，目前己经推出了图象处理工具箱、信号处理工具箱、小波工具箱、神经网络工具箱以及通信工具箱等多个学科的专用工具箱，极大地方便了不同学科的研究工作。国内已有越来越多的科研和技术人员认识到MATLAB的强大作用，并在不同的领域内使用MATLAB来快速实现科研构想和提高工作效率。

MATLAB提供了20类图像处理函数,涵盖了图像处理的包括近期研究成果在内的几乎所有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按其功能可分为:图像显示;图像文件I/O;图像算术运算;几何变换;图像登记;像素值与统计;图像分析;图像增强;线性滤波;线性二元滤波设计;图像去模糊;图像变换;邻域与块处理;灰度与二值图像的形态学运算;结构元素创建与处理;基于边缘的处理;色彩映射表操作;色彩空间变换;图像类型与类型转换。

Matlab的功能

1) 强大的科学计算机数据处理能力

2) 出色的图形处理功能

3) 应用广泛的模块集合工具箱

4) 实用的程序接口和发布平台

Matlab的典型应用

1) 数据分析

2) 数值与符号计算；

3) 工程与科学绘图；

4) 控制系统设计；

5) 航天工业；

6) 汽车工业；

7) 生物医学工程；

8) 语音处理；

9) 图像与数字信号处理；

10) 财务、金融分析；

11) 建模、仿真及样机开发；

12) 新算法研究开发；

13) 图形用户界面设计。

二设计题目

第7套题：Matlab应用课程设计7

1.求[100,200]之间第一个能被21整除的整数。

2.绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线。

3.计算2+4+6...+100 的值，当和大于2000时终止计算。

4.分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。

（1） X=0:0.25:3;

Y=X.*exp(-X);

plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-

x)’);

（2） A=zeros(3,5)

A(:)=-7:7

L=abs(A)>4

islogical(L)

X=A(L)

（3） A=[1:5;6:10]

pow2(A)

（4） A=zeros(3,2)

A(:)=1:6

A=A*(1+i)

A1=A.’

B1=A’

（5） A=ones(2,3)

B=ones(2)

C=eye(4)

D=diag(C)

E=repmat(C,1,3)

5.利用while…end循环结构编程求出1+3+5…+101的值。

6.随机生成一个10000×3的矩阵，并绘制其柱状图。

7. 利用switch…case编写以下程序：

某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：

price<200 无折扣

200≤price<500 5％折扣

500≤price<1000 10％折扣

Price≥1000 15％折扣

输入所售商品的价格，求其实际销售价格。

8. 利用函数调用编写函数文件，求半径r分别为0.5与5时圆的面积与周长。9．已知-1

=，其中t的范围是[0 10]，计算y的微分和积分并给出曲线

y e cos(t)

图。

10. 编写程序，用plot(x,y)绘制下图所示曲线。

图2.1 曲线图

三设计内容

3.1题一

1.求[100,200]之间第一个能被21整除的整数。

分析：要求（100,200）之间第一个能被21整除的整数。首先需要一个循环变量n，使其从100到200按步长为1递增，每增加一就用21去除看能否整除，若不能则继续循环，若能则跳出循环，输出n即为所需整数。

1)程序代码

for n=100:200 %定义n的区间为100到200的for循环语句

if mod(n,21)==0 %用if语句来判断n除以21的余数是否为0

x=n; %将整除的n值赋给x

break; %跳出for循环

end %结束if循环

end %结束for循环

x

2)运行结果为

>>x

x=

105

>>

3.2题二

2.绘制余弦曲线y=cos(x)和指数函数y=x^2曲线。

分析：绘制曲线用plot函数。为了方便观察两个图像，应适当是指横纵坐标的大小，这需要用到axis（[xmin xmax ymin ymax]）函数。设置其x 在(0.2*pi),y为(-3,3)较为合适。

1)程序代码

x=0:pi/30:2*pi

y1=cos(x);

y2=x.*x;

plot(x,y1,’-ro’,x,y2)

axis([0,2*pi,-3,-3])

h=legend(‘cos_x’,’x.*x’,2);

2)运行结果

图3.1 y=cosx和y=x^2曲线图

3.3题三

3.计算2+4+6+...+100的值，当和大于2000时终止计算。

分析：由题意可知，该题是求偶数的和第一次大于2000时的值，因要设置累加后的值放在sum里面，用while循环，领m的初值为2步长为2，终值为100.

1)程序代码：

sum=0;

m=2;

while sum<=2000

sum=sum+m;

m=m+2;

end

sum

m

2)运行结果：

sum=

2070

m=

92

3.4题四

4.分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。

3.4.1

（1）X=0:0.25:3;

Y=X.*exp(-X);

plot(X,Y),xlabel(‘x’), ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);

分析：此题中需要用到绘制二维图形的基本函数plot，常用形式为plot（x,y1,x,y2）。并用t itle(‘y=x*exp(-x)’)为他加上图形标题；以及用以及用xlabel(‘x’）为他加上x轴说明；和用ylabel(‘y’)为他加上y轴说明。

1)程序代码：

x=0:0.25:3;

y=x.*exp(-x);

plot(x,y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);

2)运行结果：

图3.2 y=x*exp(-x)的曲线图

3.4.2

（2）A=zeros(3,5)

A(:)=-7:7

L=abs(A)>4

islogical(L)

X=A(L)

分析：A=zeros(3,5)会产生一个3*5阶的全0矩阵A，A（：）=-7:7会将矩阵元素从-7到7依次赋值，L=abs（A）>4会标记矩阵A中元素的绝对值大于4的元素，islogic(L)判断L是不是逻辑数，X=A(L)去除A中绝对值大于4的元素组成一个新的矩阵A。

1）程序代码：

A=zeros(3,5)

A(:)=-7:7

L=abs(A)>4

islogical(L)

X=A(L)

2）运行结果：

A =

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

A =

-7 -4 -1 2 5 -6 -3 0 3 6 -5 -2 1 4 7

L =

1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1

ans =

1

X =

-7

-6

-5

5

6

7

3.43

（3）A=[1:5;6:10]

pow2(A)

分析：A=[1:5;6:10]为矩阵的第一行从1到5依次赋值，第二行，从6到10依次赋值，pow2(A)将A按矩阵运算出平方。

1）程序代码：

A=[1:5;6:10]

pow2(A)

2）运行结果：

A =

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

ans =

2 4 8 16 32

64 128 256 512 1024

3.4.4

（4）A=zeros(3,2)

A(:)=1:6

A=A*(1+i)

A1=A.’

B1=A’

分析：A=zeros(3,2)得到一个3*2的全零矩阵。A(:)=1:6将1到6内的整数值赋给A，形成新的矩阵A。A=A*(1+i)计算A*（1+i），得到新矩阵A。A1=A.'得到非共轭转置矩阵A1。B1=A'得到共轭转置矩阵B1。

1）程序代码：

A=zeros(3,2)

A(:)=1:6

A=A*(1+i)

A1=A.’

B1=A’

2）运行结果

A =

0 0

0 0

0 0

A =

1 4

2 5

3 6

A =

1.0000 + 1.0000i 4.0000 + 4.0000i

2.0000 + 2.0000i 5.0000 + 5.0000i

3.0000 + 3.0000i 6.0000 + 6.0000i

A1 =

1.0000 + 1.0000i

2.0000 + 2.0000i

3.0000 + 3.0000i

4.0000 + 4.0000i

5.0000 + 5.0000i

6.0000 + 6.0000i

B1 =

1.0000 - 1.0000i

2.0000 - 2.0000i

3.0000 - 3.0000i

4.0000 - 4.0000i

5.0000 - 5.0000i

6.0000 - 6.0000i

3.4.5

（5）A=ones(2,3)

B=ones(2)

C=eye(4)

D=diag(C)

E=repmat(C,1,3)

分析：A=ones(2,3) 得到2*3全1矩阵A。B=ones(2)得到全1二阶方阵B。C=eye(4)得到四阶单位矩阵C。D=diag(C)提取C的对角矩阵D。E=repmat(C,1,3) 复制矩阵C并在第一行平铺三个。

1）程序代码：

A=ones(2,3)

B=ones(2)

C=eye(4)

D=diag(C)

E=repmat(C,1,3)

2）运行结果：

A =

1 1 1

1 1 1

B =

1 1

1 1

C =

1 0 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

D =

1

1

1

1

E =

1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1

3.5题五

5.利用while,end循环结构编程求出1+3+5…+101的值。

分析：用while，end循环结构编程求1+3+5…+101需要一个循环变量n和一个累加变量s，最终得到的s即为求和的值。

1）程序代码：

s=0;

n=1;

while n<102

s=s+n;

n=n+2;

end

s

2）运行结果：

s =

2601

>>

3.6题六

6.随机生成一个10000×3的矩阵，并绘制其柱状图。

分析：生成随机矩阵需要用到函数rand(),绘制柱状图需要用到函数bar()。

1）程序代码：

A=rand(10000,3);

bar(A)

2）运行结果：

图3.3 随机矩阵结果图

3.7题七

7. 利用switch…case编写以下程序：

某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：

price<200 无折扣

200≤price<500 5％折扣

500≤price<1000 10％折扣

Price≥1000 15％折扣

输入所售商品的价格，求其实际销售价格。

分析：用switch语句来编写，需要将价格的不同区间对应不同的数字，用fix函数将price/100的结果靠近0取整后，可以使用小于200对应情况为【0 1】，200到500对应情况为【2 3 4】，500到1000对应情况为【5 7 8 9 】。同时为避免用户输入负数这种不可能的价格情况，用

while语句设置一个循环判断，是用户输入小于0的数字时提示其输入错误，需要重新输入，这样的话剩下的最后一种情况即为价格大于1000的情

况，用otherwise语句编写。

1）程序代码：

price=input(‘price’);

while price<0

disp('请输入大于0的数据')

price=input(‘price’);

end

switch fix(price/100)

case {0,1}

rate=0;

case {2,3,4}

rate=5/100;

case {5,6,7,8,9}

rate=10/100;

otherwise

rate=15/100;

end

price==price*(1-rate)

2）运行结果：

a)当输入为负数时：

price-100

请输入大于0的数据

Price

b)当输入小于200时：

price150

price =

150

c)当输入大于200小于500时：

price300

price =

285

d)当输入大于500小于1000时：

price750

price =

675

e)当输入大于1000时：

price1200

price=

1020

3.8题八

8. 利用函数调用编写函数文件，求半径r分别为0.5与5时圆的面积与周长。

分析：编写函数要用到function语句，改程序需要输入半径r一个变量，然后输出周长l与面积s两个变量。周长计算公式为l=2*pi*r，面积计算公式为s=pi*r*r。

1）程序代码：

function [s l]=circle(r) %声明函数circle

s=pi*r^2; %面积公式

l=2*pi*r; %周长公式

s

l

end

2）运行结果：

>> circle(1)

s =

3.1416

l =

6.2832

3.9题九

9．已知-1

，其中t的范围是[0 10]，计算y的微分和积分并

y e cos(t)

给出曲线图。

分析：首先需要定义两个变量t和y，将所求函数用y=exp(-1)*cos(t)表示出来，求积分需要用到int（）函数，求微分需要用到diff（）函数，vpa函数用于控制精度，画图像用ezplot（）函数比较简单，只需方程式就可画出图像。

1）程序代码：

syms t y a b c d %定义变量t y

y=exp(-1)*cos(t)

a=int(y,0,10); %求y的积分并赋给a

b=diff(y,0,10); %求y的微分并赋给b

ezplot(y,[0,10]) %画出y的图像

c=vpa(a); %控制a的精度后并把其赋给c

d=vpa(b); %控制b的精度后并把其赋给d

c

d

2）运行结果：

y =

828390857088487/2251799813685248*cos(t)

c =

-.269467031

d =

-.367879441171442334982*cos(t)