(完整版)matlab上机练习题答案
1.计算????
??=572396a 与??
?
???=864142b 的数组乘积
>> a=[6 9 3;2 7 5]; >> b=[2 4 1;4 6 8]; >> a.*b ans =
12 36 3 8 42 40
2.对于B AX =，如果??????????=753467294A ，????
?
?????=282637B ，求解X 。 >> A=[4 9 2;7 6 4;3 5 7]; >> B=[37 26 28]’; >> X=A\B X = -0.5118 4.0427 1.3318 3.????
??-=463521a ，??
?
???-=263478b ，观察a 与b 之间的
六种关系运算的结果 >> a=[1 2 3;4 5 6]; >> b=[8 –7 4;3 6 2]; >> a>b ans =
0 1 0 1 0 1 >> a>=b ans =
0 1 0 1 0 1 >> a
1 0 1 0 1 0 >> a<=b ans =
1 0 1 0 1 0 >> a==b ans =
0 0 0 0 0 0 >> a~=b ans =
1 1 1 1 1 1
4计算多项式乘法(x 2+2x +2)(x 2+5x +4) >> c=conv([1 2 2],[1 5 4]) c =
1 7 16 18 8 5计算多项式除法(3x 3+13x 2+6x +8)/(x +4) >> d=deconv([3 13 6 8],[1 4]) d =
3 1 2 6求欠定方程组??
?
???=?
???
??5865394742x 的最小范数解 >> a=[2 4 7 4;9 3 5 6]; >> b=[8 5]'; >> x=pinv(a)*b x = -0.2151 0.4459 0.7949 0.2707
7用符号函数法求解方程a t 2+b*t +c=0 >> r=solve('a*t^2+b*t+c=0','t') r =
[ 1/2/a*(-b+(b^2-4*a*c)^(1/2))] [ 1/2/a*(-b-(b^2-4*a*c)^(1/2))] 8求矩阵??
?
?
??=22211211
a a a a A 的行列式值、逆和特征根 >> syms a11 a12 a21 a22; >> A=[a11,a12;a21,a22]
>> AD=det(A) % 行列式 >> AI=inv(A) % 逆 >> AE=eig(A) % 特征值 A = [ a11, a12] [ a21, a22] AD =
a11*a22-a12*a21 AI =
[ -a22/(-a11*a22+a12*a21), a12/(-a11*a22+a12*a21)] [ a21/(-a11*a22+a12*a21), -a11/(-a11*a22+a12*a21)] AE =
[ 1/2*a11+1/2*a22+1/2*(a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21)^(1/2)]
[ 1/2*a11+1/2*a22-1/2*(a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21)^(1/2)] 9因式分解：6555234-++-x x x x >> syms x;
>> f=x^4-5*x^3+5*x^2+5*x-6; >> factor(f) ans =
(x-1)*(x-2)*(x-3)*(x+1)
10?
???
??
??
=)sin()log(12
x x e
x x a
f ax ，用符号微分求df/dx 。
>> syms a x;
>> f=[a, x^2, 1/x; exp(a*x), log(x), sin(x)]; >> df=diff(f) df =
[ 0, 2*x, -1/x^2] [ a*exp(a*x), 1/x, cos(x)] 11求.arctan 2
?
xdx x 和.)(10
2?
-dx x x
程序如下: >> syms x;
>> int(x^2*atan(x),'x') ans =
1/3*x^3*atan(x)-1/6*x^2+1/6*log(x^2+1) >> simple(ans) 结果如下: ans =
1/3*x^3*atan(x)-1/6*x^2+1/6*log(x^2+1) -------- 程序如下: >> syms x; >> int(x-x^2,'x',0,1) 结果如下: ans = 1/6
12微分方程x e y y y x 2cos 52=+'-''的通解. 程序如下: >> syms x y;
>> dsolve('D2y-2*Dy+5*y=exp(x)*cos(2*x)') ans =
exp(t)*sin(2*t)*C2+exp(t)*cos(2*t)*C1+1/5*exp(x)*cos(2*x)
13求代数方程组??
???=+=++00
2y x c by ax 关于x,y 的解
>> S=solve('a*x^2+b*y+c=0','b*x+c=0','x','y'); >> disp('S.x=') , disp(S.x) >> disp('S.y=') , disp(S.y) S.x= -c/b S.y=
-c*(a*c+b^2)/b^3
14求方程组??
?????=---=++=+--=--+.
0532,0375,
023,02432143243214321x x x x x x x x x x x x x x x 和?????
??=+-=+-=++-=++-53323221242143143214321x x x x x x x x x x x x x x
程序如下： >> a1=[1 1 -2 -1]; >> a2=[3 -1 -1 2]; >> a3=[0 5 7 3]; >> a4=[2 -3 -5 -1];
>> linsolve([a1;a2;a3;a4],[0 0 0 0]') ans =
0 0 0 0 该方程组无解． ------- 程序如下： >> a1=[1 -1 2 1]; >> a2=[2 -1 1 2]; >> a3=[1 0 -1 1]; >> a4=[3 -1 0 3];
>> null([a1;a2;a3;a4],'r') ans = 1 -1 3 0 1 0 0 1
所以该方程组的通解为： （其中k1 k2为任意常数）
15符号函数绘图法绘制函数x=sin(3t)cos(t)，y=sin(3t)sin(t)的图形， t 的变化范围为[0,2π]
>> syms t
>> ezplot(sin(3*t)*cos(t),sin(3*t)*sin(t),[0,2*pi])
16有一组测量数据满足-at
e
=y ，t 的变化范围为0~10，用不同的
线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和a=0.5三种情况下的曲线，并加入标题和图列框（用代码形式生成）
>> t=0:0.5:10;
>> y1=exp(-0.1*t); >> y2=exp(-0.2*t); >> y3=exp(-0.5*t);
>> plot(t,y1,'-ob',t,y2,':*r',t,y3,'-.^g')
>> title('\ity\rm=e^{-\itat}','FontSize',12) >> legend('a=0.1','a=0.2','a=0.5')
17 x= [66 49 71 56 38]，绘制饼图并将第五个切块分离 >> x=[66 49 71 56 38]; >> L=[0 0 0 0 1]; >> pie(x,L)
18 2
2
y x
xe
z --=，当x 和y 的取值范围均为-2到2时，用建立子
窗口的方法在同一个图形窗口中绘制出三维线图、网线图、表面图和带渲染效果的表面图
>> [x,y]=meshgrid([-2:.2:2]); >> z=x.*exp(-x.^2-y.^2); >> mesh(x,y,z)
>> subplot(2,2,1), plot3(x,y,z) >> title('plot3 (x,y,z)')
>> subplot(2,2,2), mesh(x,y,z) >> title('mesh (x,y,z)')
>> subplot(2,2,3), surf(x,y,z) >> title('surf (x,y,z)')
>> subplot(2,2,4), surf(x,y,z), shading interp >> title('surf (x,y,z), shading interp')
19 在区间]1,1[-画出函数x
y 1
sin
=的图形 程序如下：
>> fplot('sin(1/x)',[-pi/12,pi/12]) >> grid
>> title('graph of sin(1/x)') 结果如下：
graph of sin(1/x)
20 分别画出坐标为)10,,2,1(),4,(),,(3
2
2
2
Λ=+i i i i i i 的散点图, 并画出折线图
程序如下： >> for i=1:10
plot(i,i.^2,'.'); hold on
plot(i.^2,4*i.^2+i.^3,'.'); end
>> x=1:10; >> y=x.^2; >> plot(x,y);
>> plot(x.^2,4*x.^2+x.^3); >> axis([0,105,0,1450]) 结果如下:
21在区间]4,4[-上作出函数x
x x
x x f --=
39)(的图形, 并计算
)(lim x f x ∞
→ 和 ).(lim 1
x f x →
程序如下: >> syms x;
>> f=(x^3-9*x)/(x^3-x); >> limit(f,x,inf) ans = 1
>> limit(f,x,1) ans = NaN
绘制()f x 的图形程序如下: >> f=inline('(x.^3-9*x)./(x.^3-x)'); >> x=-4:0.01:4;
>>plot(x,f(x))
22 求函数bx ax x f cos sin )(=的一阶导数. 并求.1???
??+'b a f
程序如下: >> syms x a b; >> f=sin(a*x)*cos(b*x); >> diff(f) ans =
cos(a*x)*a*cos(b*x)-sin(a*x)*sin(b*x)*b >> simple(ans) ans =
cos(a*x)*a*cos(b*x)-sin(a*x)*sin(b*x)*b
>> g=inline('cos(a*x)*a*cos(b*x)-sin(a*x)*sin(b*x)*b'); >> g(a,b,1/(a+b)) ans =
cos(a/(a+b))*a*cos(b/(a+b))-sin(a/(a+b))*sin(b/(a+b))*b
Matlab上机_测试题c答案讲课教案
<<<<<<精品资料》》》》》 Matlab 上机测试题答案 班级 姓名 学号 要求: （1）请将程序和运行结果粘贴到题目下面，写清楚哪部分是程序，哪部分是运行结果，运行结果包括图形，图形请适当缩小，然后将word 文档传到教育在线，注意保存格式是2003的doc ，文件名”自111_110110_张三” （2）在最开始前请将输入Matlab 命令窗口中输入”diary ”命令，随后在workspace 窗口中可以发现一个名为“diary ”的文件。在老师要求结束练习后，在命令窗口输入”diary off ”命令，然后将文件“diary ”上传到教育在线。 （3）注意题号不要弄乱。 --------------------------------------------------------------------- 1、 矩阵Y= ???? ? ???? ???3472123100451150425 ，给出元素1的全下标和单下标，并用函数练习全下标和单下标的转换，求出元素100的存储位置。取出子矩阵? ? ? ? ??21301，并求该矩阵的维数。 解：命令为： Y=[5,2,4;0,15,1;45,100,23;21,47,3] Y(2,3) Y(10) sub2ind([4 3],2,3) [i,j]=ind2sub([4 3],10) find(Y==100) sub2ind([4 3],3,2) B=Y(2:2:4,3:-2:1) 或 B=Y([2 4],[3 1]) [m n]=size(Y) --------------------------------------------------------------------- 2、已知矩阵A=[1 0 -1 ；2 4 1； -2 0 5]，B=[0 -1 0；2 1 3；1 1 2] 求2A+B 、A 2-3B 、A*B 、B*A 、A .*B ，A/B 、A\B 解：命令为： A=[1 0 -1 ；2 4 1； -2 0 5] B=[0 -1 0；2 1 3；1 1 2] E=2*A+B F=A^2-3*B G=A*B H=B*A I=A.*B J=A/B K=A\B --------------------------------------------------------------------- 3、利用函数产生3*4阶单位矩阵和全部元素都为8的4*4阶矩阵，并计算两者的乘积。 解：命令为： A=eye(3,4) B=8*ones(4) C=A*B --------------------------------------------------------------------- 4、创建矩阵a=????? ???????------7023021.5003.120498601 ,取出其前两列构成的矩阵b ，取出前两行构成矩阵c ，转置矩阵b 构成矩阵d ，计算a*b 、c Matlab上机实验答案 实验一 MATLAB运算基础 1. 先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。 >> z1=2*sin(85*pi/180)/(1+exp(2)) z1 = >> x=[2 1+2i; 5]; >> z2=1/2*log(x+sqrt(1+x^2)) z2 = - + + - >> a=::; >> z3=(exp.*a)-exp.*a))./2.*sin(a++log(+a)./2) (>> z33=(exp*a)-exp*a))/2.*sin(a++log(+a)/2)可以验证z3==z33，是否都为1） z3 = Columns 1 through 5 + + + + + Columns 6 through 10 + + + + + Columns 11 through 15 + + + + + Columns 16 through 20 + + + + + Columns 21 through 25 + + + + + Columns 26 through 30 + + + + + Columns 31 through 35 + + + + + Columns 36 through 40 + + + + + Columns 41 through 45 + + + + + Columns 46 through 50 + + + + + Columns 51 through 55 + + + + + Columns 56 through 60 + + + + + Column 61 + (4) 2 2 4 2 01 112 2123 t t z t t t t t ?≤< ? =-≤< ? ?-+≤< ? ，其中t=0:: >> t=0::; >> z4=(t>=0&t<1).*(t.^2)+(t>=1&t<2).*(t.^2-1)+(t>=2&t<3).*(t.^ 2-2.*t+1) z4 = 上机实践练习五 实验五：MATLAB 数据可视化 实验目的： 掌握MATLAB 二维、三维图形绘制，掌握图形属性的设置和图形修饰；掌握图像文件的读取和显示。 学时：2学时 实验内容： (1)二维图形绘制。 (2)隐函数绘图 (2) 三维曲线和三维曲面绘制。 (3) 图像文件的读取和显示。 1.写出实现下列图形的M文件。 t=[0:0.1:pi]; y1=sin(2*t); y2=cos(3*t); plot(t,y1,'b-o'); hold on plot(t,y2,'k:o'); xlabel('ê±??') ylabel('·ù?μ') text(1,sin(2*1),'\fontsize{16}\leftarrowsin(2t) '); text(2.4,cos(3*(2.4)),'\fontsize{16}cos(3t)\rightarrow ',... 'HorizontalAlignment','right') 2. 将窗口分割成4个区域，并且在[] 0,2π区间上绘制1s i n 2 , 6y x π? ? =+ ?? ? ()224c o s 3,y x =()3c o s y x =，()35sin 1y x =+四条曲线，并且给每一个图形添加标 题和标注。 clear x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(2.*x+pi/6); y2=4.*cos(3.*x.^2); y3=cos(x); y4=5.*sin(x+1); subplot(2,2,1); plot(x,y1); title('y1'); text(1,sin(2*1+pi/6),'sin(2*x+pi/6)') subplot(2,2,2); plot(x,y2) title('y2');text(2,4.*cos(3*2^2),'4*cos(3*x^2)') subplot(2,2,3); plot(x,y3) 1 一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。 for m=100:999 m1=fix(m/100); %求m的百位数字 m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字 m3=rem(m,10); %求m的个位数字 if m==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 disp(m) end end 2.从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。 sum=0; n=0; val=input('Enter a number (end in 0):'); while (val~=0) sum=sum+val; n=n+1; val=input('Enter a number (end in 0):'); end if (n > 0) sum mean=sum/n end 3. 若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完数，如6=1+2+3，所以6是完数。求[1,500]之间的全部完数。 for m=1:500 s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)==0 s=s+k; end end if m==s disp(m); end end 4. 从键盘上输入数字星期，在屏幕上显示对应英文星期的单词。 function week n=input('input the number:'); if isempty(n) errror('please input !!') end if n>7|n<1 error('n between 1 and 7') end switch n case 1 disp('Monday') case 2 disp('Tuesday') case 3 disp('Wednesday') case 4 disp('Thursday') case 5 disp('Friday') case 6 disp('Saturday') case 7 disp('Sunday') end 5. 某公司销售电脑打印机的价格方案如下： （）如果顾客只买一台打印机，则一台的基本价格为$150。 （）如果顾客购买两台以上打印机，则第二台价格为$120。 （）第三台以后，每台$110。 写一段程序分别计算出购买1--10台打印机所需的钱数。打印机台数可以在程序开始处指定，或通过input命令读入。运行程序，计算出购买10台打印机的总价格。 写出程序，生成分别购买1--10台打印机所需价格的图表（使用fprintf命令输出图表，不允许手算）。 x=input('请输入购买的打印机台数：'); for m=1:x if m<=1 y(m)=150*m; elseif m<=2 y(m)=150+120*(m-1); else y(m)=150+120+110*(m-2); y(1,m)=y(m); end end y(x) plot(1:m,y,'r*--') MATLAB工具软件实验(1) （1）生成一个4×4的随机矩阵，求该矩阵的特征值和特征向量。程序： A=rand(4) [L,D]=eig(A) 结果： A = 0.9501 0.8913 0.8214 0.9218 0.2311 0.7621 0.4447 0.7382 0.6068 0.4565 0.6154 0.1763 0.4860 0.0185 0.7919 0.4057 L = -0.7412 -0.2729 - 0.1338i -0.2729 + 0.1338i -0.5413 -0.3955 -0.2609 - 0.4421i -0.2609 + 0.4421i 0.5416 -0.4062 -0.0833 + 0.4672i -0.0833 - 0.4672i 0.4276 -0.3595 0.6472 0.6472 -0.4804 D = 2.3230 0 0 0 0 0.0914 + 0.4586i 0 0 0 0 0.0914 - 0.4586i 0 0 0 0 0.2275 （2）给出一系列的a值，采用函数 22 22 1 25 x y a a += - 画一组椭圆。 程序： a=0.5:0.5:4.5; % a的绝对值不能大于5 t=[0:pi/50:2*pi]'; % 用参数t表示椭圆方程 X=cos(t)*a; Y=sin(t)*sqrt(25-a.^2); plot(X,Y) 结果： （3）X=[9,2,-3,-6,7,-2,1,7,4,-6,8,4,0,-2], （a）写出计算其负元素个数的程序。程序： X=[9,2,-3,-6,7,-2,1,7,4,-6,8,4,0,-2]; L=X<0; A=sum(L) 结果： A = Matlab 上机实验 一、 实验目的 1、 掌握绘制MATLAB 二维、三维和特殊图形的常用函数； 2、 熟悉并掌握图像输入、输出及其常用处理的函数。 二、 实验内容 1 绘制函数的网格图和等高线图。42 2cos cos y x ye x z +-= 其中x 的21个值均匀分布在[-5,5]范围，y 的31个值均匀分布在[0,10]，要求将产生的网格图和等高线图画在同一个图形窗口上。 2 绘制三维曲面图，使用纯铜色调色图阵进行着色，并进行插值着色 处理。?????===s z t s y t s x sin sin cos cos cos 230,20ππ≤≤≤≤t s 3 已知 ???????>++≤+=0),1ln(210,22x x x x e x y π 在-5<=x<=5区间绘制函数曲线。 4 已知y1=x2，y2=cos(2x)，y3＝y1*y2，其中x 为取值-2π~2π的等差数列(每次增加0.02π)，完成下列操作： a) 在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线，给三条曲线添加图例； b) 以子图形式，分别用条形图、阶梯图、杆图绘制三条曲线，并分别给三个图形添加标题“y1=x^2”，“y2=cos(2x)”和“y3＝ y1*y2”。 5 在xy 平面内选择区域[][],,-?-8888 ，绘制函数 z =的三 种三维曲面图。 6 在[0,4pi]画sin(x),cos(x)(在同一个图象中); 其中cos(x)图象用红色小圆圈画.并在函数图上标注 “y=sin(x)”, “y=cos(x)” ,x 轴,y 轴,标题为“正弦余弦函数图象”. 7 分别用线框图和曲面图表现函数z=cos(x)sin(y)/y ，其中x 的取值为 [-1.5pi,1.5pi]，y=x ，要求：要有标题、坐标轴标签 8 有一组测量数据满足-at e =y ，t 的变化范围为0~10，用不同的线型和标记点画出a=0.1、a=0.2和a=0.5三种情况下的曲线，并加入标题和图列框（用代码形式生成） 9 2 2y x xe z --=，当x 和y 的取值范围均为-2到2时，用建立子窗口 的方法在同一个图形窗口中绘制出三维线图、网线图、表面图和带渲染效果的表面图 10 x= [66 49 71 56 38]，绘制饼图，并将第五个切块分离出来。 11 用sphere 函数产生球表面坐标，绘制不通明网线图、透明网线图、表面图和带剪孔的表面图。 12 以自己的个人画像或照片(JPG)为对象，读入该图像并了解图像的信息，同时利用所学函数对其进行灰度、二值、旋转及缩放等处理，并以PNG 形式输出。 1设置matlab 的工作环境，将工作目录设置为d:\work ，添加搜索目录d:\example 2在matlab 的命令窗口里完成如下计算，其中t 的值分别取-1,0,1，表达式如下： 4/3)2 t y e π-= 3自行产生一个5行5列的数组，得到最中间的三行三行矩阵。 4用magic 产生一个5*5的矩阵，将这个矩阵的第二行与第三行互换位置 5求方程组的根 x 1+4x 2-3x 3=2 2x 1+5x 2-x 3=11 x 1+6x 2+x 3=12 6已知：一个多项式的系数向量是p=[1 -6-72 -27]，求这个多项式的根。 7已经两个多项式的系数分别是：[1 2 3 4]和[1 4 9 16]，请求这两个多项式的乘积，及商和余数。 8给定一个多项式的根是[-5 -3+4i -3-4i],求原来的多项式 9 A=[2 3 4； 1 5 7； 6 2 5] 用什么函数，保证第一列排序的时候，其他列跟着变化。最后的结果是： [1 5 7； 2 3 4； 6 2 5] 10补充题：电路分析 电路分析常常涉及到对方程组的求解，这些方程常常是利用描述电流进入和离开节点的电流方程，或者描述电路中网络回路上的电压的电压方程得出的。下图描述了3个回路电压的方程 方程式如下： 11121222132423432 532()0()()0()0V R I R I I R I I R I R I I R I I R I V -++-=??-++-=??-++=? 假设5个电阻值为已知，2个电压值也为已知，求3个电流值。 11自行产生一个5行5列的数组，用两种方法得到最中间的三行三行矩阵。 12根据a=reshape(-4:4,3,3)做一个矩阵，然后（1）取出所有大于0的元素构成一个向量（可推广到从一个矩阵里筛选出符合条件的元素组成一个向量）（2）将原矩阵中大于0的元素正常显示，而小于等于0的元素全部用0来表示(可推广到将原矩阵中不符合条件的全用0来表示，符合条件的值不变)。(思考：大于0的正常显示，小于等于0的用-10来表示) 13建立如下一个元胞数组，现在要求计算第一个元胞第4行第2列加上第二个元胞+第三个元胞里的第二个元素+最后一个元胞的第二个元素。 a={pascal(4),'hello';17.3500,7:2:100} 14建立一个结构体的数组，包括3个人，字段有姓名，年龄，分数，其中分数由随机函数产生一个3行10列的数据表示了有10门课程，每门课程有三个阶段的分数。问题是： 问题1，如何找到第2个人的分数并显示出来 问题2，如何找到第2个人的每门课程3个阶段的平均分数并显示出来 问题3，全班同学（指这3个学生）的10门课程的每门课程的平均分如何计算出来？要求放到一个数组里。 问题4，找到这个班所有同学的姓名放到一个元胞数组里 15给定一个图像文件，格式是jpg ，通过inportdata 引入这个文件，查看引入后数据保存是一个数组，是100*100*3的一个数组，这是一个三维的数组，表明有100*100个点，每个点有RGB 三个方面决定的。现在，要求将这些点的中间部分30个象素宽度的正方形用黑点表示。 16手动构造一个长宽页是1000*1000*3的图像，每个图像的点有三个0-255之间的随机值构成。然后使用image 函数显示这个图像，再用imwrite 函数保存这个图像，使这个图像用图片浏览器也能够查看。 17给定一个矩阵 a = 1 2 3 4 5 6 编写一个M 函数，要求输入是a ，输出有三个：平均数，标准差，秩。程序运行 MATLAB应用基础实验指导书 第一章 MATLAB及其工作环境介绍 (1) 1.1 MATLAB简介 (1) 1.2 MATLAB的工作环境介绍 (1) 1.3 MATLAB的基本管理命令 (4) 第二章 MATLAB的数值计算功能 (5) 2.1 变量与赋值语句 (5) 2.2 MATLAB矩阵 (5) 2.3 MATLAB表达式 (10) 2.4 MATLAB常用数学函数 (11) 2.5 矩阵的基本运算 (12) 2.6 数组运算 (16) 2.7 多项式及其运算 (17) 第三章 MATLAB程序设计入门 (19) 3.1 M文件 (19) 3.2 数据的输入输出 (21) 3.3 全局变量和局部变量 (23) 3.4 程序流程控制 (23) 第四章 MATLAB的符号运算功能 (28) 4.1 建立符号对象 (28) 4.2 符号算术运算 (29) 4.3 符号微积分运算 (32) 4.4 符号函数的可视化 (34) 第五章 MATLAB的可视化功能 (37) 5.1 二维图形 (37) 5.2绘制三维图形 (42) 5.3 特殊坐标图形 (44) 5.4 图形句柄 (45) 第一章 MATLAB及其工作环境介绍 1.1 MATLAB简介 MATLAB是matrix和laboratory前三个字母的缩写，意思是实验室矩阵。MATLAB 语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自1984年由美国MathWorks公司推向市场以来，经过十多年的发展与完善，MATLAB已发展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图象处理系统、MATLAB数学函数库和MATLAB 应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的体系。MATLAB由“主包”和三十多个扩展功能和应用学科性的工具箱组成。 MATLAB具有以下基本功能： ●数值计算功能 ●符号计算功能 ●图形处理及可视化功能 ●可视化建模及动态仿真功能 MATLAB语言是以矩阵计算为基础的程序设计语言，语法规则简单易学。其指令格式与数学表达式非常相近，用MATLAB编写程序犹如在便笺上列写公式和求解，因而被称为“便笺式”的编程语言。另外，MATLAB还具有功能丰富和完备的数学函数库及工具箱，大量繁杂的数学运算和分析可通过调用MATLAB函数直接求解，大大提高效率，其程序编译和执行速度远远超过了传统的C和FORTRAN语言，因而用MATLAB 编写程序，往往可以达到事半功倍的效果。在图形处理方面，MATLAB可以给数据以二维、三维乃至四维的直观表现，并在图形色彩、视角、品性等方面具有较强的渲染和控制能力，使技术人员对大量原始数据的分析变得轻松和得心应手。 MATLAB的上述特点，使它深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。目前MATLAB已成为国际上公认的最优秀的科技应用软件。 1.2 MATLAB的工作环境介绍 一、MATLAB的工作环境 上机五 1、 众所周知，水是地球上所有生命赖以生存的基础。没有水，一切生命创造的精彩都将不复存在。当今世界，经济在高速发展，我们对于水需求更大，然而我们却在面临前所未有的水危机，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜。我们的水资源正在遭受各种污染的侵袭，水污染严重破坏生态环境、影响人类生存，要想实现人类社会的可持续发展，首先要解决水污染问题。 由有害化学物质造成水的使用价值降低或丧失称之为水污染。水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。而后者是主要的。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。水中杂质按尺寸分，可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物3种。有些杂质可以用基于高浓度、外加计量反应试剂为基础的传统的物化方法(如沉降、吸附、湿式氧化等) 以及生化技术等进行处理。而对于天然水体和饮用水中低浓度、高毒性、难降解污染物 (如多溴联苯醚、全氟辛酸(磺酸)、消毒副产物、内分泌干扰物、PPCPs(抗生素)等) 很难用前述传统的物化方法和生化技术等技术进行处理，迫切需要提出建立新型的高效选择性检测和消除的原理和方法。 问题：附件中给定的数据是利用动态光反射仪器测量出水中某污染物粒径随时间的变化值，请就给定的数据拟合出粒径随时间变化的曲线和分布。尝试拟合出相应的函数？ Time (s) Aggregation Size (nm纳米) 0 50.72 21 67.96 42 73.13 63 82.6 84 83.6 105 89.09 126 93.16 147 101.1 168 106.3 189 104.6 210 108.6 231 115.1 252 112 273 122.1 294 132 315 132.9 336 131.9 357 128.7 378 142.8 399 142.6 420 152.7 441 152.6 462 147.8 483 149.5 504 156.2 525 170.1 546 159.4 567 167.3 588 171.5 609 165.1 630 178.6 651 174.5 672 169.8 693 174.4 714 179 735 176.1 756 165.6 777 166 798 181.4 819 190.2 840 185.2 861 188.4 882 187.4 903 197.9 924 193.7 945 210.6 966 212.5 987 196.5 1008 195.3 1029 215.3 1050 208.2 1071 217.5 1092 206.7 1113 232.3 MATLAB上机习题一 请按以下步骤完成上机实验： 1）在FTP上下载“MATLAB上机习题一.doc”文件，所有习题列在该文件内； 2）在MATLAB中完成所有习题，并将屏幕截图粘贴到相应习题后面； 3）如果习题是问答题，请将答案写在题目后； 4）如果有的习题要求提供脚本文件，请将脚本文件内容拷贝到相应习题后； 5）将文件保存并重命名为“自己的学号-姓名”，例如“20110771-张三.doc”； 6）上传该文件到FTP的相关目录。 1. 运行MATLAB软件，拖放、关闭界面上的子窗口，并恢复到原始试图。 注：不需截图，但要说明如何操作的 2. 采用鼠标及命令两种方式将桌面添加到MATLAB搜索路径列表的起始及最后位置。 3. 采用鼠标及命令方式将当前工作目录设置为桌面指向的文件夹。 4. 通过使用帮助确定内置变量ispc 的含义。只需用简单语言说明。 6. 观察MATLAB中关键字、字符串、注释的字体显示颜色。只需用简单语言说明。 5. 创建double类型的变量，并进行计算 1）a=87，b=190，计算a+b 、a-b 、a*b ； 2）创建uint8类型的变量，数值与（1）中相同，进行相同的计算，观察计算结果与预想的是否一致，并说明为什么。 6. 计算如下表达式： 1）()sin 60 2）3e 3）3cos 4π?? ??? 4）2 7562323336 +?-?? 7. 设u=2，v=3，计算： 1）4log uv v 2）()2 2u e v v u +- 3 8. 计算如下表达式： 1）()()3542i i -+ 2）()sin 28i - 一熟悉Matlab工作环境 1、熟悉Matlab的5个基本窗口 思考题： （1）变量如何声明，变量名须遵守什么规则、是否区分大小写。 答：变量一般不需事先对变量的数据类型进行声明，系统会依据变量被赋值的类型自动进行类型识别，也就是说变量可以直接赋值而不用提前声明。变量名要遵守以下几条规则：?变量名必须以字母开头，只能由字母、数字或下划线组成。 ?变量名区分大小写。 ?变量名不能超过63个字符。 ?关键字不能作为变量名。 ?最好不要用特殊常量作为变量名。 （2）试说明分号、逗号、冒号的用法。 分号：分隔不想显示计算结果的各语句；矩阵行与行的分隔符。 逗号：分隔欲显示计算结果的各语句；变量分隔符；矩阵一行中各元素间的分隔符。 冒号：用于生成一维数值数组；表示一维数组的全部元素或多维数组某一维的全部元素。 （3）linspace（）称为“线性等分”函数，说明它的用法。 LINSPACE Linearly spaced vector. 线性等分函数 LINSPACE(X1, X2) generates a row vector of 100 linearly equally spaced points between X1 and X2. 以X1为首元素，X2为末元素平均生成100个元素的行向量。 LINSPACE(X1, X2, N) generates N points between X1 and X2. For N < 2, LINSPACE returns X2. 以X1为首元素，X2为末元素平均生成n个元素的行向量。如果n＜2，返回X2。 Class support for inputs X1,X2: float: double, single 数据类型：单精度、双精度浮点型。 （4）说明函数ones（）、zeros（）、eye（）的用法。 ones（）生成全1矩阵。 zeros（）生成全0矩阵。 eye（）生成单位矩阵。 2、Matlab的数值显示格式 上机题汇总 1设置matlab 的工作环境，将工作目录设置为d:\work ，添加搜索目录d:\example 2在matlab 的命令窗口里完成如下计算，其中t 的值分别取-1,0,1，表达式如下： 4/3)t y e π-= 3自行产生一个5行5列的数组，得到最中间的三行三列矩阵。 4用magic 产生一个5*5的矩阵，将这个矩阵的第二行与第三行互换位置 5求方程组的根 x 1+4x 2-3x 3=2 2x 1+5x 2-x 3=11 x 1+6x 2+x 3=12 6已知：一个多项式的系数向量是p=[1 -6-72 -27]，求这个多项式的根。 7已经两个多项式的系数分别是：[1 2 3 4]和[1 4 9 16]，请求这两个多项式的乘积，及商和余数。 8给定一个多项式的根是[-5 -3+4i -3-4i],求原来的多项式 9 A=[2 3 4； 1 5 7； 6 2 5] 用什么函数，保证第一列排序的时候，其他列跟着变化。最后的结果是： [1 5 7； 2 3 4； 6 2 5] 10补充题：电路分析 电路分析常常涉及到对方程组的求解，这些方程常常是利用描述电流进入和离开节点的电流方程，或者描述电路中网络回路上的电压的电压方程得出的。下图描述了3个回路电压的方程 方程式如下： 11121222132423432 532()0()()0()0V R I R I I R I I R I R I I R I I R I V -++-=??-++-=??-++=? 假设5个电阻值为已知，2个电压值也为已知，求3个电流值。 11自行产生一个5行5列的数组，用两种方法得到最中间的三行三列矩阵。 12根据a=reshape(-4:4,3,3)做一个矩阵，然后（1）取出所有大于0的元素构成一个向量（可推广到从一个矩阵里筛选出符合条件的元素组成一个向量）（2）将原矩阵中大于0的元素正常显示，而小于等于0的元素全部用0来表示(可推广到将原矩阵中不符合条件的全用0来表示，符合条件的值不变)。(思考：大于0的正常显示，小于等于0的用-10来表示) 13建立如下一个元胞数组，现在要求计算第一个元胞第4行第2列加上第二个元胞+第三个元胞里的第二个元素+最后一个元胞的第二个元素。 a={pascal(4),'hello';17.3500,7:2:100} 14建立一个结构体的数组，包括3个人，字段有姓名，年龄，分数，其中分数由随机函数产生一个3行10列的数据表示了有10门课程，每门课程有三个阶段的分数。问题是： 问题1，如何找到第2个人的分数并显示出来 问题2，如何找到第2个人的每门课程3个阶段的平均分数并显示出来 问题3，全班同学（指这3个学生）的10门课程的每门课程的平均分如何计算出来？要求放到一个数组里。 问题4，找到这个班所有同学的姓名放到一个元胞数组里 15给定一个图像文件，格式是jpg ，通过inportdata 引入这个文件，查看引入后数据保存是一个数组，是100*100*3的一个数组，这是一个三维的数组，表明有100*100个点，每个点有RGB 三个方面决定的。现在，要求将这些点的中间部分30个象素宽度的正方形用黑点表示。 数学建模 MATLAB上机实验练习题 1、给出一个系数矩阵A[234;541;132]，U=[123]，求出线性方程组的一个精确解。 2、给出两组数据x=[00.30.81.11.62.3]’y=[0.820.720.630.600.550.50]’，我们可以简单的 认为这组数据在一条衰减的指数函数曲线上，y=C1+C2e-t通过曲线拟合求出这条衰减曲线的表达式，并且在图形窗口画出这条曲线，已知的点用*表示。 3、解线性方程 4、通过测量得到一组数据： 5、已知一组测量值 6、从某一个过程中通过测量得到： 分别采用多项式和指数函数进行曲线拟合。 7、将一个窗口分成四个子窗口，分别用四种方法做出多峰函数的表面图（原始数据法，临近 插值法，双线性插值法，二重三次方插值法） 8、在同一窗口使用函数作图的方法绘出正弦、余弦、双曲正弦、双曲余弦。分别使用不同的 颜色，线形和标识符。 9、下面的矩阵X表示三种产品五年内的销售额，用函数pie显示每种产品在五年内的销售额 占总销售额的比例，并分离第三种产品的切片。 X=19.322.151.6 34.270.382.4 61.482.990.8 50.554.959.1 29.436.347.0 10、对应时间矢量t，测得一组矢量y t00.30.8 1.1 1.6 2.3 y0.50.82 1.14 1.25 1.35 1.40 采用一个带有线性参数的指数函数进行拟合，y=a0+a1e-t+a2te-t，利用回归方法求出拟合函数，并画出拟合曲线，已知点用圆点表示。 11、请创建如图所示的结构数组（9分） 姓名编号指标 江明顺071023身高：176，体重：82 于越忠060134身高：168，体重：74 邓拓050839身高：182，体重：77 12、创建如图所示的元胞数组。（9分） 13、某钢材厂从1990年到2010年的产量如下表所示，请利用三次样条插值的方法计算1999年该钢材厂的产量，并画出曲线，已知数据用‘*’表示。要求写出达到题目要求的MATLAB 操作过程，不要求计算结果。 年份19901992199419961998200020022004200620082010 产量（万吨）75.99591.972105.711123.203131.669150.697179.323203.212226.505249.633256.344 14、在一次化学动力学实验中，在某温度下乙醇溶液中，两种化合物反应的产物浓度与反应时间关系的原始数据如下，请对这组数据进行三次多项式拟合，并画出拟合曲线，已知数据如下。 time=[2.55.07.510.013.017.020.030.040.050.060.070.0] res=[0.290.560.771.051.361.522.002.272.813.053.253.56] Matlab 与数值分析实验报告（五） 沈汉男 一、实验的性质和任务 通过上机实验，使学生对数值积分、微分方程求解方法有一个初步的理解。 二、实验内容 1.选用复合Simpson 公式，计算 并用Matlab 的符号运算工具箱计算其精确值。比较结果，找出问题原理，提出解决问题的方法。 2.求积分方程 t t e ds s y e e t y --=?10 )(12)(的数值解和精确解，分析二者的差异。 3.利用Euler 法对不同的步长求下面初值问题的数值解： ???=-=10 )0(20)()('y t y t y 并通过绘图，与方程的解析解进行比较。 三、实验过程 实验1 a.实验过程： （1）、创建文件simpr1.m 如下： function s=simpr1(f,a,b,n)h=(b-a)/(2*n);s1=0;s2=0;for k=1:n x=a+h*(2*k-1);s1=s1+feval('f',x);end for k=1:(n-1)x=a+h*2*k;s2=s2+feval('f',x);end s=h*(feval('f',a)+feval('f',b)+4*s1+2*s2)/3 dx x x ?--+1 1)1ln()1ln( 创建文件f.m 如下： function y=f(x)y=(log(1+x))*(log(1-x)); 在主界面中输入 simpr1('f',-1,1,10) 所得结果为： s = -Inf ans = -Inf （2）在主界面中输入程序 clear all syms x y=int(log(1+x)*log(1-x),'x','-1','1') eval(y) 所得结果为 y = 2*log(2)^2-pi^2/3-log(16)+4 ans = -1.1016 b.实验结果分析： 由上面的实验结果可以看出有时候复合Simpson 公式并不能求出所需解实验2： a.实验过程：原积分方程为 t t e ds s y e e t y --=?10 )(12)(对其进行化简和变形，得： ?? ???+==21)0(' e y y y 原问题转化为一个常微分初值问题。 Matlab上机实验答案 实验一MATLAB运算基础 1. 先求下列表达式的值,然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。 >> z1=2*sin(85*pi/200)/(1+exp(2)) z1 = 0.2375 >> x=[2 1+2i;-0.45 5]; >> z2=1/2*log(x+sqrt(1+x^2)) z2 = 0.7120 - 0.0253i 0.8968 + 0.3658i 0.2209 + 0.9343i 1.2041 - 0.0044i 2.9,,2.9, 3.0 >> a=-3.0:0.1:3.0; >> z3=(exp(0.3.*a)-exp(-0.3.*a))./2.*sin(a+0.3)+log((0.3+a)./2) (>> z33=(exp(0.3*a)-exp(-0.3*a))/2.*sin(a+0.3)+log((0.3+a)/2)可以验证z3==z33,是否都为1） z3 = Columns 1 through 5 0.7388 + 3.2020i 0.7696 + 3.2020i 0.7871 + 3.2020i 0.7920 + 3.2020i 0.7822 + 3.2020i Columns 6 through 10 0.7602 + 3.2020i 0.7254 + 3.2020i 0.6784 + 3.2020i 0.6206 + 3.2020i 0.5496 + 3.2020i Columns 11 through 20 0.4688 + 3.2020i 0.3780 + 3.2020i 0.2775 + 3.2020i 0.2080 + 3.2020i 0.0497 + 3.2020i 1.根据下面的方程绘制图形，y=cos(x)+x ，x 取值-pi-pi ，然后用多项式拟合函数进行拟合。 2.要求编写一个函数文件，将一个给定图片的所有颜色都变深（变深多少自己斟酌）,其中黑色为0，白色为255 3.根据下面的方程绘制图形，y=cos(2x)+sin(2x),然后用5次多项式进行拟合。 4.要求编写一个M 函数，完成下列函数的求解：y ＝sin （x ）；y ＝sin （x ＋pi ）；y ＝sin （x ＋pi ／3）；y ＝sin （x ＋pi/2）自变量x 的变化范围从－pi 到pi ，要求四个图像画在同一个图形窗体中。 5.M 文件的编写 计算分段函数 ?????≠+=+++=10101)1cos(2x x x x x x x y 6.函数文件的编写 编写函数文件，求半径为r 的圆的周长和面积。 7.题目见教材p85，其中的数据可以给出文本文件或者由下面的式子表达 a=[10*rand(24,1)+15,1*rand(24,1)+30,2*rand(24,1)+45]，这是24行3列的一个矩阵，第一列表示温度，第二列表示湿度，第三列表示气压。要求如下： （1） 将温度数据取出 （2） 找出一天中最高温度 （3） 按温度进行从小到大（默认）排序 （4） 求出最高温度的时刻 （5） 按温度进行从大到小排序 8.已知Fibonacci （斐波那）数列由式子??=+=--4,3,21k a a a k k k 可以生成，其中初值为121==a a ，试编写出生成某项Fibonacci 数值的MATLAB 函数，并求20a 的值。 9.编写M 函数，判断给定的三边能够构成一个三角形？并求其周长 10.给定一个声音文件，如1.wav ，引入这段声音，将音量改为2倍之后，再保存成2.wav Matlab 上机实验一、二 3.求下列联立方程的解???????=+-+-=-+=++-=--+4 1025695842475412743w z y x w z x w z y x w z y x >> a=[3 4 -7 -12;5 -7 4 2;1 0 8 -5;-6 5 -2 10]; >> b=[4;4;9;4]; >> c=a\b 4．设???? ??????------=81272956313841A ，??????????-----=793183262345B ，求C1=A*B’;C2=A’*B;C3=A.*B,并求上述所有方阵的逆阵。 >> A=[1 4 8 13;-3 6 -5 -9;2 -7 -12 -8]; >> B=[5 4 3 -2;6 -2 3 -8;-1 3 -9 7]; >> C1=A*B' >> C2=A'*B >> C3=A.*B >> inv(C1) >> inv(C2) >> inv(C3) 5．设 ????? ?++=)1(sin 35.0cos 2x x x y ，把x=0~2π间分为101点，画出以x 为横坐标，y 为纵坐标的曲线。 >> x=linspace(0,2*pi,101); >> y=cos(x)*(0.5+(1+x.^2)\3*sin(x)); >> plot(x,y,'r') 6．产生8×6阶的正态分布随机数矩阵R1, 求其各列的平均值和均方差。并求该矩阵全体数的平均值和均方差。 （mean var ） a=randn(8,6) mean(a) var(a) k=mean(a) k1=mean(k) i=ones(8,6) i1=i*k1 i2=a-i1 i3=i2.*i2 g=mean(i3) g2=mean(g) 或者 u=reshape(a,1,48); p1=mean(u) 1、完成下列操作：(1) 求[100,999]之间能被21整除的数的个数。(2) 建立一个字符串向 量，删除其中的大写字母。 （1） m=100:999; n=find(mod(m,21)==0); length(n) ans = 43 （2）>> ch='Maybe One Day' p=find(ch>='A'&ch<='Z') ch(p)=[] ch = Maybe One Day 2、自行产生一个5行5列的数组，分别得到最中间的三行三列矩阵、右下角2行2列矩阵， 奇数行矩阵、奇数列矩阵、奇数行奇数列矩阵。 >> t=rand(5)%生成矩阵 A=t(2:4,2:4)%中间三行散列矩阵 B=t(4:5,4:5)%右下角两行两列矩阵 C=t(1:2:end,:)%奇数行矩阵 D=t(:,1:2:end)%奇数列矩阵 E=t(1:2:end,1:2:end)%奇数行列矩阵 3、求方程组的根 syms x y z [X Y Z]=solve('x+4*y-3*z=2','2*x+5*y-z=11','x+6*y+z=12',x,y,z) 4、已知矩阵A=[1 2;3 4],运行指令B1=A.^(0.5), B2=A^(0.5), 可以观察到不同运算方法所得结果不同。（1）请分别写出根据B1, B2恢复原矩阵A的程序。（2）用指令检验所得的两个恢复矩阵是否相等(利用norm(…,’fro’)指令,误差矩阵F-范数，接近eps量级，认为实际相等)。 5、先运行clear,format long,rng('default'),A=rand(3,3)，然后根据A写出两个矩阵：一个对角 阵B，其相应元素由A的对角元素构成；另一个矩阵C，其对角元素全为0，而其余元素与对应的A阵元素相同（diag指令的使用）。 >> format long >> rand('twister',1) >> A=rand(3,3) A = 0.417022004702574 0.302332572631840 0.186260211377671Matlab上机实验答案
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