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1《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编实验一：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。¾求下列函数的符号导数(1)y=sin(x);(2)y=(1+x)^3*(2-x);¾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);¾求反函数(1)y=(x-1)/(2*x+3);(2)y=exp(x);(3)y=log(x+sqrt(1+x^2));¾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。¾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¾求和(1)sin(x)+cos(x)(2)1+x+x^2+x^3+x^4+x^5¾乘积(1)exp(-x)*sin(x)2《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编(2)sin(x)*x¾商(1)sin(x)/cos(x);(2)x/(1+x^2);(3)1/(x-1)/(x-2);¾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》实验指导书许钢编实验二：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》实验指导书许钢编实验三：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]；2．用线性等分命令linspace重新生成上述的a和b向量。3．在100和10000之间用对数等分命令logspace生成10维的向量c。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。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。）6．另AA是3×3维魔方矩阵，BB是由AA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。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。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。9．已知1234234534564567T⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦，利用函数生成左上三角矩阵12342340134004000T⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦。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。5《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编实验四：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+−−+=⎧⎪−−−−=⎪⎪−−−++=⎨⎪+++−=⎪⎪−++−−=⎩2．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++−+=⎧⎪+−−−=⎪⎨−+−+−=−⎪⎪++−−=⎩3．用网孔电流法求如下电路的各支路电流。60Ω20Ω40Ω40Ω50V10V40VIIIIabcd6《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编4．用结点电压法求如下电路的结点电压un1、un2。2kΩ1kΩ3kΩ10A+-u2gu2①②g=0.001(S)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。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。7《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编实验五：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);ymftymftyyyππ===+2．程序设计：相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋发明者），问他要什么？达依尔回答：“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上放一粒麦子，第二个格子上放二粒麦子，以后每个格子的麦子数都按前一格的两倍计算。如果陛下按此法给我64格的麦子，就感激不尽，其他什么也不要了。”国王想：“这还不容易！”让人扛了一袋麦子，但很快用光了，再扛出一袋还不够，请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦？（1袋小麦约1.4×108粒）。3．程序设计：公元前五世纪我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何？三、设计提示1．函数名和函数文件名应相同；对调用参数的取值范围要检验是否符合要求，如不符合要求，应给出出错信息（用if和error函数实现）。2．程序设计——“百鸡问题”答案不唯一。提示：设x：鸡翁数，则x的范围：0～19；y：鸡母数，则y的范围：0～33；z：鸡雏数，则z的范围：0～100。四、实验报告要求1．编写实现第二节实验内容（1）所使用的函数文件。2．程序设计用M文件编写，并记录执行结果。“百鸡问题”答案不唯一，要给出所有答案。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。8《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编实验六：二维图形和三维图形的创建一、实验目的1．掌握二维图形的绘制。2．掌握图形的标注3．了解三维曲线和曲面图形的绘制。二、实验内容1．生成1×10维的随机数向量a，分别用红、黄、蓝、绿色绘出其连线图、脉冲图、阶梯图和条形图，并分别标出标题“连线图”、“脉冲图”、“阶梯图”、“条形图”。2．在同一个图形窗口中，绘制两条曲线()1221/2xxyy==、；并分别在靠近相应的曲线处标注其函数表达式。3．编写一个mcircle(r)函数，调用该函数时，根据给定的半径r，以原点为圆心画一个如图所示的红色空心圆。（图例半径r=5）4．（1）绘一个圆柱螺旋线（形似弹簧）图。圆柱截面直径为10，高度为5，每圈上升高度为1。如左图所示。（2）利用（1）的结果，对程序做少许修改，得到如右图所示图形。9《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编三、设计提示1．Matlab允许在一个图形中画多条曲线：plot(x1，y1，x2，y2，……)指令绘制111222(),()yfxyfx==等多条曲线。Matlab自动给这些曲线以不同颜色。标注可用text函数。2．绘图时可以考虑极坐标和直角坐标的转换。3．三维曲线绘图函数为plot3。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，并对二-2记录相应的生成结果。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。10《Matlab语言及其在电子信息科学中的应用》实验指导书许钢编实验七：Matlab多项式和符号运算一、实验目的1．掌握Matlab多项式的运算。2．了解符号运算。二、实验内容（边做实验，边将生成结果和图形拷贝到Word文档中）1．将多项式()(2)(3)(7)(1)Pxxxxx=−+−+化为x的降幂排列。2．求一元高次方程的根。9876543253015027313658204100576-28800x