Matlab实验指导书(含参考程序)

1《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书实验一：Matlab操作环境熟悉一、实验目的1．初步了解Matlab操作环境。2．学习使用图形函数计算器命令funtool及其环境。二、实验内容熟悉Matlab操作环境，认识命令窗口、内存工作区窗口、历史命令窗口；学会使用format命令调整命令窗口的数据显示格式；学会使用变量和矩阵的输入，并进行简单的计算；学会使用who和whos命令查看内存变量信息；学会使用图形函数计算器funtool，并进行下列计算：1．单函数运算操作。求下列函数的符号导数(1)y=sin(x);(2)y=(1+x)^3*(2-x);求下列函数的符号积分(1)y=cos(x);(2)y=1/(1+x^2);(3)y=1/sqrt(1-x^2);(4)y=(x-1)/(x+1)/(x+2);求反函数(1)y=(x-1)/(2*x+3);(2)y=exp(x);(3)y=log(x+sqrt(1+x^2));代数式的化简(1)(x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4);(2)sin(x)^2+cos(x)^2;(3)x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x);2．函数与参数的运算操作。从y=x^2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化(1)y1=(x+1)^2(2)y2=(x+2)^2(3)y3=2*x^2(4)y4=x^2+2(5)y5=x^4(6)y6=x^2/23．两个函数之间的操作求和(1)sin(x)+cos(x)(2)1+x+x^2+x^3+x^4+x^5乘积(1)exp(-x)*sin(x)2《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书(2)sin(x)*x商(1)sin(x)/cos(x);(2)x/(1+x^2);(3)1/(x-1)/(x-2);求复合函数(1)y=exp(u)u=sin(x)(2)y=sqrt(u)u=1+exp(x^2)(3)y=sin(u)u=asin(x)(4)y=sinh(u)u=-x三、设计提示1．初次接触Matlab应该注意函数表达式的文本式描述。2．在使用图形函数计算器funtool时，注意观察1号和2号窗口中函数的图形。四、实验报告要求1．针对图形函数计算器funtool，对每一类型计算记录其中一个图形的曲线。2．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。3《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书实验二：M文件和Mat文件操作一、实验目的1．定制自己的工作环境。2．编写简单的M文件。3．保存内存工作区中的变量到.mat文件。4．学会只用Matlab帮助。二、实验内容1．使用format命令和File|Peferences菜单定制自己的工作环境。2．编写如下M文件，试调整参数a的大小，观察并记录y1、y2的波形特征。%example1.mt=0:pi/100:4*pi;a=3;y2=exp(-t/a);y1=y2.*sin(a*t);plot(t,y1,'-r',t,y2,':b',t,-y2,':b');3．保存内存工作区变量a、t、y1、y2到example1.mat文件；关闭Matlab，再重新启动；观察内存工作区；重新根据.mat文件恢复原来的工作区变量。4．在命令窗口中查看exp函数的帮助；运行helpwin查看超文本格式的帮助文件，试翻译并记录下信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）中的函数分类（Functions--CategoricalList）。三、设计提示1．可以用命令语句、菜单或按钮等多种方式执行命令。2．用于编辑M文件的文本编辑器还可以执行和调试程序。3．不同的工具箱可能包含同名的函数，查看帮助时应注意在左侧栏选择相应的工具箱类别。四、实验报告要求1．对实验内容2，说明参数a的大小对y1、y2波形特征的影响。2．翻译命令窗口中的exp函数的帮助信息。3．运行helpwin，试翻译并记录下信号处理工具箱（SignalProcessingToolbox）中的函数分类（Functions--CategoricalList）。4．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。4《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书实验三：矩阵运算与元素群运算一、实验目的1．掌握数组与矩阵的创建。2．掌握矩阵运算与数组运算。3．掌握基本元素群运算。4．掌握向量与矩阵的特殊处理。二、实验内容1．“：”号的用法。用“：”号生成行向量a=[12345678910]、b=[531-1-3-5]；a=1:1:10b=5:-2:-52．用线性等分命令linspace重新生成上述的a和b向量。a=linspace(1,10,10)b=linspace(5,-5,6)3．在100和10000之间用对数等分命令logspace生成10维的向量c。C=logspace(2,4,10)4．生成范围在[0，10]、均值为5的3×5维的均匀分布随机数矩阵D。D=10*rand(3,5)5．利用magic函数生成5×5维的魔方矩阵，取其对角向量e，并根据向量e生成一个对角矩阵E。（所谓魔方矩阵就是各行、各列、各对角线元素之和相等。）e=magic(5)E=diag(e)6．另AA是3×3维魔方矩阵，BB是由A旋转180°得到。CC是一个复数矩阵，其实部为AA，虚部为BB。DD是CC的转置，EE是CC的共轭。分别计算CC和EE的模和幅角。aa=magic(3)bb=rot90(aa)bb=rot90(bb)cc=aa+bb*idd=conj(cc)'ee=conj(cc)cc=abs(cc)ee=abs(ee)cc=angle(cc)ee=angle(ee)7．ｆ是一个首项为20，公比为0.5的10维等比数列；g是一个首项为1，公差为3的10维等差数列。试计算向量f和g的内积s。5《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书f=zeros(1,10);f(1)=20;forn=2:10;f(n)=f(n-1)*0.5;endg=zeros(1,10);g(1)=1;form=2:10;g(m)=g(m-1)-3;ends=dot(f,g)8．生成一个9×9维的魔方矩阵，提取其中心的3×3维子矩阵M，利用sum函数检验其各行和各列的和是否相等。a=magic(9)m=a(4:6,4:6)sum(a)sum(a')9．已知1234234534564567T，利用函数生成左上三角矩阵12342340134004000T。t=[1,2,3,4;2,3,4,5;3,4,5,6;4,5,6,7]t=flipud(t)t=tril(t)t=flipud(t)三、设计提示1．等比数列可利用首项和公比的元素群的幂乘积生成。2．提取子矩阵，可灵活应用“：”号或空阵[]。3．尽量用Matlab函数生成上述矩阵或向量，不要用手工逐个输入。四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。2．思考题：是否存在2×2维的魔方矩阵？。3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。6《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书实验四：线性方程组的求解一、实验目的1．掌握恰定方程组的解法。2．了解欠定方程组、超定方程组的解法。3．掌握左除法求解线性方程组。4．学会测试程序的运行时间。二、实验内容1．用两种方法求下列方程组的解，并比较两种方法执行的时间。1234512345123451234512345714925100315136420011925730057141624002512114500xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx左除法a=[7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4];b=[100,200,300,400,500]';x=a\b逆阵法a=[7,14,-9,-2,5;3,-15,-13,-6,-4;-11,-9,-2,5,7;5,7,14,16,-2;-2,5,12,-11,-4];b=[100,200,300,400,500]';inv(a)*b2．判定下列方程是恰定方程组、欠定方程组还是超定方程组，并求其解。12345123451234512345691411568147156294271244161111913103xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxa=[6,9,14,-11,5;1,14,-7,-15,-6;-2,1,-7,12,-1;6,11,11,-9,-13];b=[68,294,-441,103]';x=a\b7《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书3．用网孔电流法求如下电路的各支路电流。60Ω20Ω40Ω40Ω50V10V40VIIIIabcda=[4,-1,0;-2,6,4;0,-1,2];b=[2,1,1]’;x=a\b4．用结点电压法求如下电路的结点电压un1、un2。2kΩ1kΩ3kΩ10A+-u2gu2①②g=0.001(S)a=[3,-1;-9,11];b=[20000,0]’;x=a\b三、设计提示1．在计算程序的执行时间之前，应注意用clear命令将内存变量清空。2．求得线性方程组的解之后，代入原方程验证是否正确。四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容中所使用的函数命令，并记录相应的生成结果。2．对于电路的求解，应列出相应的网孔方程和结点方程，并注意方向。8《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书3．书写实验报告时要结构合理，层次分明，在分析描述的时候，需要注意语言的流畅。9《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书实验五：函数编写与程序设计一、实验目的1．掌握函数的编写规则。2．掌握函数的调用。3．会用Matlab程序设计实现一些工程算法问题。二、实验内容1．编写一个[y,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)函数，实现以下功能，并绘出y1、y2、y在t∈[0，2π]区间500个样点的图形。（其中调用参数2≤f1、f2≤20HZ；0.5≤m1、m2≤2）11122212sin(2);sin(2);ymftymftyyyfunction[y,y1,y2]=mwave(f1,m1,f2,m2)%根据给定的频率和幅值计算标准正弦函数y1、y2及其叠加y的波形。if(f12)|(f120)error('f1超出范围！'),return,endif(f22)|(f120)error('f2超出范围！'),return,endif(m10.5)|(m12)error('m1超出范围！'),return,endif(m20.5)|(m22)error('m2超出范围！'),return,end%---------------------------------------------------t=0:2*pi/(500-1):2*pi;y1=m1*sin(2*pi*f1*t);y2=m2*sin(2*pi*f2*t);y=y1+y2;figuresubplot(311);plot(t,y1);title('y1波形');subplot(312);plot(t,y2);title('y2波形');subplot(313);plot(t,y);title('y=y1+y2波形');%===================================================2．程序设