2011MATLAB实验教案

机电工程学院教案实验名称实验一MATLAB基础与入门实验目的、要求学会MATLAB仿真软件的启动；熟悉MATLAB的仿真环境；学会使用MATLAB的帮助系统；初步掌握MATLAB数值计算功能。实验学时分配2学时实验报告根据上机所做实验内容，写出实验结果。实验内容：1．启动MATLAB，熟悉MATLAB的仿真环境，利用MATLAB的帮助系统查找所需内容。例如：查找sum函数。2．使用MATLAB的进行矩阵的运算①建立矩阵，采取多种方式建立，如逐个元素输入法，冒号生成法，全下标元素赋值法，利用功能函数；例如：逐个元素输入法a=[123;456;789]]冒号生成法a=[1:9]全下标元素赋值法a(1,4,:)=1:4函数法a=zeros(1,5);②寻访刚刚建立的矩阵元素，并练习改变其中某些元素的值；a(8);%显示第八个元素值a(8)=18;%第八个元素赋值为18a(2,3);%显示第2行，第3列的元素值③矩阵的加、减、乘、除运算例1利用矩阵左除求解下列方程组的解067452296385243214324214321xxxxxxxxxxxxxx输入：a=[21-51;1-30-6;02-12;14-76];b=[8;9;-5;0];x=a\b另求方程01123253224254321432142214321xxxxxxxxxxxxxxxx输入：a=[1111;12-14;2-3-1-5;31211];b=[5;-2;-2;0];x=a\bx=[1.00002.00003.0000-1.0000]'已知AX=B，A=03000120010100121B=9000340042102521,求X。输入：a=[1210;0101;0002;0003];b=[1252;012-4;00-43;0009];x=a\b3．数组的运算已知a=[12;34],b=[10;10],分别进行左除与右除运算。a./b与b.\aans=1Inf3Infa.\b与b./aans=1.000000.333304．复数的运算例：a=[1+i,2+2i,3+3i];a=[1+i,2+2*i,3+3*i];real(a)%求实部ans=123imag(a)%求虚部ans=123abs(a)%求模ans=1.41422.82844.2426angle(a)%求相角ans=0.78540.78540.78545．数值计算函数，掌握一般基本函数使用①取整函数求±0.1、±0.9、±2.01四种取整函数（fix、ceil、floor、round）的值。fix(0.1)、floor(0.1)、round(0.1)%结果均为0,ceil(0.1)结果为1;fix(-0.9),floor(-0.9),round(-0.9),ceil(-0.9)%结果为0-1-10fix(2.01),floor(2.01),round(2.01),ceil(2.01)%结果为2223②求模、求余函数并比较例：mod(-16,3);rem(-16,3)，结果前者是2，后者是-1。③三角函数例：t=(0:0.01:1)*2*pi;y1=sin(t);y2=sin(t).*sin(t)④指数、对数、幂指数的使用，包括exp、log10、log、log2、pow2。例：a=exp(4),b=pow2(10),c=log10(10)6．关系与逻辑运算例：a=rand(1,10);%0.27600.67970.65510.16260.11900.49840.95970.34040.58530.2238r1=(a0.5)&(a0.8);%r1=0110000010r2=find((a0.5)&(a0.8));%r2=239r3=~r1;%r3=1001111101x=all([110;100;110])%x=100注意事项授课人:乔世坤授课班级:通信地点:时间:年月日节机电工程学院教案实验名称实验三MATLAB的图形绘制与符号运算实验目的、要求1．掌握基本的MATLAB图形绘制指令的运用以及常用参数的调整。2．让学生熟悉MATLAB符号计算包括符号运算的基本操作、微分与积分运算、线性代数中的符号运算、求解方程和方程组。实验学时分配2学时实验报告根据上机所做实验内容，写出实验结果。实验内容：1．t=-pi:0.01:pi;x1=sin(t);x2=sin(t).^2;plot(t,x1,'b',t,x2,'r:')title('图名');xlabel('x轴');ylabel('y轴');legend('图例',-1);5．创建符号变量、变量和表达式符号变量和数值变量的转换,将一数值矩阵转换为符号矩阵A=[121;234;132];sym(A);6、微分与积分运算a)查找符号的自变量findsym(f,1);%查找f中的第一个自变量b)微分运算求x=a*cos(t)^3的微分symsat;x=a*cos(t)^3;diff(x)%结果ans=-3*a*cos(t)^2*sin(t)c)积分运算求log(log(x))/x的积分输入：inv(log(log(x))/x)结果为1/log(log(x))*x7．求和运算和Tolor展开输入symsum((-1)^k/k,1,inf)%求11)1(kkk，结果为-log(2)输入symsum((-1)^k.*(x.^k)/k,k,1,inf)%4/3/2/432xxxxy结果为-log(1+a*cos(t)^3)求f=exp(x)函数Tolor展开输入f=exp(x);taylor(f,5)结果为：1+x+1/2*x^2+1/6*x^3+1/24*x^4试求sinx、cosx的Tolor展开式。输入f=sin(x);taylor(f,5)结果为：x-1/6*x^3输入f=cos(x);taylor(f,5)结果为：1-1/2*x^2+1/24*x^48．极限运算例当n→inf,求limit(1+1/n)1/2的值输入：limit((1+1/n)^(1/2),n,inf)即可。求当x→0时,(x^2-x-1)/(x-1)^2的极限值。输入：limit((x^2-x-1)/(x-1)^2,x,0)即可，结果为-1。-4-2024-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图名x轴y轴图例9．线性代数中的符号运算A=3113将A转换为符号矩阵，求eig(A)、[v,d]=eig(A)、poly(A)。输入A=[3-1;-13];A=sym(A);eig(A),[v,d]=eig(A),poly(A)ans=42v=[-1,1][1,1]d=[4,0][0,2]ans=x^2-6*x+8B=314020112将B转换为符号矩阵，求eig(B)、[v,d]=eig(B)、poly(B)。10．求解方程和方程组求42^3*yxyx的解;输入[x,y]=solve('x*y=3','x*x+y=4')x=[1][-1/2+1/2*13^(1/2)][-1/2-1/2*13^(1/2)]y=[3][1/2+1/2*13^(1/2)][1/2-1/2*13^(1/2)]求微分方程Dy=sin(t)的解;输入:dsolve('Dy=sin(t)')结果是-cos(t)+C1求D2y+Dy-y=sin(x)输入:dsolve('D2y+Dy-y=sin(x)','x')结果是：-1/5*cos(x)-2/5*sin(x)+C1*exp(1/2*(5^(1/2)-1)*x)+C2*exp注意事项授课人:乔世坤授课班级:通信地点:时间:年月日节机电工程学院教案实验名称实验二MATLAB的程序设计实验目的、要求让学生掌握MATLAB脚本文件和M函数文件两种形式程序设计的方法，包括关系与逻辑运算、控制流程语句等内容。掌握MATLAB的M文件调试的基本方法。实验学时分配2学时实验报告1.写出所编写的实验内容2的M脚本文件和M函数文件。2．写出所编写的实验内容3-5的程序。实验内容：2、编程n!分别求M脚本文件和M函数文件编程。functions=jiecheng(n)%t此函数功能是求阶乘,n输入变量i=1;s=1;fori=1:ns=s*i;end脚本文件：n=input('请输入n值');i=1;s=1;fori=1:ns=s*i;end3、function[a,b]=tongji%统计十个数正负数个数a=0;b=0;fori=1:10f=input('请输入一个数值');iff0a=a+1;elseiff0b=b+1;elsebreak;endenddisp('正数的个数'),disp(a);disp('负数的个数'),disp(b);3、根据奖金的不同，税率不同。如下：当奖金高于3000时，r=0.15，当奖金高于2000时，r=0.1,当奖金高于1000时，r=0.08,当奖金低于1000时，r=0.05，计算扣税后的奖金。functions=koushui(n)%扣税程序ifn=3000r=0.15;elseifn2000r=0.1;elseifn1000r=0.08;elser=0.05;ends=n-n*r;5.编写程序，将某班学生某门课的成绩为60，75，85，96，52，36，86，56，94，84，77，用switch结构统计各分段的人数，并将各人的成绩变为优、良、中、及格和不及格表示。a=0;b=0;c=0;d=0;e=0;x=[60,75,85,96,52,36,86,56,94,84,77];x1=fix(x/10);n=length(x1);fori=1:7y(i,:)=blanks(8);endfori=1:nswitchx1(i)case9y(i,:)='优秀';a=a+1;case8y(i,:)='良好';b=b+1;case7y(i,:)='中等';c=c+1case6y(i,:)='及格';d=d+1;otherwisey(i,:)='不及格'e=e+1;endendfori=1:nfprintf('%d学生成绩等级为%s\n',x(i),y(i,:));endfprintf('各段学生人数’%d,%d,%d,%d%d\n',a,b,c,d,e);6．编写m脚本文件，分别使用for和while循环语句计算1013iisum使用for循环语句:sum=0;forxh=1:10sum=sum+xh.^3;enddisp(sum);使用while循环语句:sum=0;xh=1;whilexh=10sum=sum+xh.^3;xh=xh+1;enddisp(sum)注意事项授课人:乔世坤授课班级:通信地点:时间:年月日节机电工程学院教案实验名称实验四MATLAB数值计算实验目的、要求掌握一些数值计算功能，内容包括数据分析、矩阵分析、多项式运算、函数分析、数值积分、常微分方程求解等方面的应用。实验学时分配2学时实验报告实验内容：1．矩阵分析①矩阵的性质分析求det(A)、rank(A)、inv(A)、A’等。输入a=[-211;020;-413]inv(a)%求逆矩阵ans=-1.50000.50000.500000.50000-2.00000.50001.0000det(a)%求行列式值ans=-4a'%求矩阵转置ans=-20-4121103rank(a)%求秩ans=3②求方程975734847523436321321221321xxxxxxxxxxxx的解。求方程6253422124243214214321xxxxxxxxxxx的解。a=[634;-257;8-4