MATLAB课后实验答案-精简版(共35页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上实验一 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。(1) (2) ，其中(3) (4) ，其中t=0:0.5:2.5解：M文件:z1=2*sin(85*pi/180)/(1+exp(2)x=2 1+2*i;-.45 5;z2=1/2*log(x+sqrt(1+x2) 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)t=0:0.5:2.5;z4=(t>=0&t<1).*(t.2)+(t>=1&t<2).*(t.2-1)+(t>=2&t<3) .*(t.2-2*t+1)运算结果：z1=2*sin(85*pi/180)/(1+exp(2)x=2 1+2*i;-.45 5;z2=1/2*log(x+sqrt(1+x2) 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)t=0:0.5:2.5;z4=(t>=0&t<1).*(t.2)+(t>=1&t<2).*(t.2-1)+(t>=2&t<3) .*(t.2-2*t+1)z1 = 0.2375z2 = 0.7114 - 0.0253i 0.8968 + 0.3658i 0.2139 + 0.9343i 1.1541 - 0.0044i2. 已知：求下列表达式的值：(1) A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）(2) A*B和A.*B(3) A3和A.3(4) A/B及BA(5) A,B和A(1,3,:);B2解： M 文件：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7;B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7; A+6.*B A-B+eye(3) A*B A.*B A3 A.3 A/B BA A,B A(1,3,:);B2运算结果：A=12 34 -4;34 7 87;3 65 7;B=1 3 -1;2 0 3;3 -2 7; A+6.*B A-B+eye(3) A*B A.*B A3 A.3 A/B BA A,B A(1,3,:);B2ans = 18 52 -10 46 7 105 21 53 49ans = 12 31 -3 32 8 84 0 67 1ans = 68 44 62 309 -72 596 154 -5 241ans = 12 102 4 68 0 261 9 -130 49ans = 37226 48604 78688 ans = 1728 39304 -64 39304 343 27 343ans = 16.4000 -13.6000 7.6000 35.8000 -76.2000 50.2000 67.0000 -134.0000 68.0000ans = 109.4000 -131.2000 322.8000 -53.0000 85.0000 -171.0000-61.6000 89.8000 -186.2000ans = 12 34 -4 1 3 -1 34 7 87 2 0 3 3 65 7 3 -2 7ans = 12 34 -4 3 65 7 4 5 1 11 0 19 20 -5 403. 设有矩阵A和B(1) 求它们的乘积C。(2) 将矩阵C的右下角3×2子矩阵赋给D。(3) 查看MATLAB工作空间的使用情况。解：. 运算结果：E=(reshape(1:1:25,5,5)'F=3 0 16;17 -6 9;0 23 -4;9 7 0;4 13 11;C= E*FH=C(3:5,2:3)C = 93 150 77 258 335 237 423 520 397 588 705 557 753 890 717H = 520 397 705 557 890 7174. 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。解：(1) 结果：m=100:999;n=find(mod(m,21)=0);length(n)ans = 43(2). 建立一个字符串向量 例如：ch='ABC123d4e56Fg9'则要求结果是：ch='ABC123d4e56Fg9'k=find(ch>='A'&ch<='Z');ch(k)=ch =123d4e56g9实验二 MATLAB矩阵分析与处理1. 设有分块矩阵，其中E、R、O、S分别为单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角阵，试通过数值计算验证。解: M文件如下；输出结果：S = 1 0 0 2A = 1.0000 0 0 0.5383 0.4427 0 1.0000 0 0.9961 0.1067 0 0 1.0000 0.0782 0.9619 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 0 2.0000a = 1.0000 0 0 1.0767 1.3280 0 1.0000 0 1.9923 0.3200 0 0 1.0000 0.1564 2.8857 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 0 4.0000ans = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0由ans,所以2. 产生5阶希尔伯特矩阵H和5阶帕斯卡矩阵P，且求其行列式的值Hh和Hp以及它们的条件数Th和Tp，判断哪个矩阵性能更好。为什么？解：M文件如下：输出结果：H = 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111P = 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 1 3 6 10 15 1 4 10 20 35 1 5 15 35 70Hh = 3.7493e-012Hp = 1Th = 4.7661e+005Tp = 8.5175e+003因为它们的条件数Th>>Tp,所以pascal矩阵性能更好。3. 建立一个5×5矩阵，求它的行列式值、迹、秩和范数。解： M文件如下：输出结果为：A = 17 24 1 8 15 23 5 7 14 16 4 6 13 20 22 10 12 19 21 3 11 18 25 2 9d = t = 65c1 = 6.8500c2 = 5.4618cinf = 6.85004. 已知求A的特征值及特征向量，并分析其数学意义。解：M文件如图：输出结果为：V = 0.7130 0.2803 0.2733 -0.6084 -0.7867 0.8725 0.3487 0.5501 0.4050D = -25.3169 0 0 0 -10.5182 0 0 0 16.8351数学意义：V的3个列向量是A的特征向量，D的主对角线上3个是A的特征值，特别的，V的3个列向量分别是D的3个特征值的特征向量。5. 下面是一个线性方程组：(1) 求方程的解。(2) 将方程右边向量元素b3改为0.53再求解，并比较b3的变化和解的相对变化。(3) 计算系数矩阵A的条件数并分析结论。解： M文件如下：输出结果：X = 1.2000 0.6000 0.6000X2 = 1.2000 0.6000 0.6000C = 1.3533e+003由结果，X和X2的值一样，这表示b的微小变化对方程解也影响较小，而A的条件数算得较小，所以数值稳定性较好，A是较好的矩阵。6. 建立A矩阵，试比较sqrtm(A)和sqrt(A)，分析它们的区别。解：M文件如下：运行结果有：A = 16 6 18 20 5 12 9 8 5b1 = 3.8891 -0.1102 3.2103 3.2917 2.1436 0.3698 0.3855 2.0760 1.7305b2 = 4.0000 2.4495 4.2426 4.4721 2.2361 3.4641 3.0000 2.8284 2.2361b = 16.0000 6.0000 18.0000 20.0000 5.0000 12.0000 9.0000 8.0000 5.0000分析结果知：sqrtm(A)是类似A的数值平方根（这可由b1*b1=A的结果看出），而sqrt(A)则是对A中的每个元素开根号，两则区别就在于此。实验三 选择结构程序设计1. 求分段函数的值。用if语句实现，分别输出x=-5.0,-3.0,1.0,2.0,2.5,3.0,5.0时的y值。解：M文件如下：运算结果有：f(-5)y = 14>> f(-3)y = 11>> f(1)y = 2>> f(2)y = 1>> f(2.5)y = -0.2500>> f(3)y = 5>> f(5)y = 192. 输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。其中90分100分为A，80分89分为B，79分79分为C，60分69分为D，60分以下为E。要求：(1) 分别用if语句和switch语句实现。(2) 输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。解：M文件如下试算结果：score=88grade =Bscore=123错误：输入的成绩不是百分制成绩3. 硅谷公司员工的工资计算方法如下：(1) 工作时数超过120小时者，超过部分加发15%。(2) 工作时数低于60小时者，扣发700元。(3) 其余按每小时84元计发。试编程按输入的工号和该号员工的工时数，计算应发工资。解：M文件下4. 设计程序，完成两位数的加、减、乘、除四则运算，即产生两个两位随机整数，再输入一个运算符号，做相应的运算，并显示相应的结果。解：M文件如下；运算结果例：a = 38b = 33输入一个运算符:c =falsea = 92b = 40输入一个运算符:+c = 1325. 建立5×6矩阵，要求输出矩阵第n行元素。当n值超过矩阵的行数时，自动转为输出矩阵最后一行元素，并给出出错信息。解：M文件如下：运算结果如下：输入一个5行6列矩阵A=1 2 3 4 5 5;2 3 4 5 7 6;2 2 2 2 2 3;11 2 3 9 7 3;2 3 4 5 6 7输入一正整数n=4 11 2 3 9 7 3输入一个5行6列矩阵A=1 2 3 4 5 5;2 3 4 5 7 6;2 2 2 2 2 3;11 2 3 9 7 3;2 3 4 5 6 7输入一正整数n=6 2 3 4 5 6 7ans =Error using => dispToo many input arguments.实验四 循环结构程序设计1. 根据，求的近似值。当n分别取100、1000、10000时，结果是多少？要求：分别用循环结构和向量运算（使用sum函数）来实现。解：M文件如下：运行结果如下：K>> %循环结构计算pi值y=0;n=input('n=');for i=1:n y=y+1/i/i;endpi=sqrt(6*y)n=100pi = 3.1321n=1000pi = 3.1406n=10000pi =3.1415%向量方法计算Pi值n=input('n=');i=1./(1:n).2;s=sum(i);pi=sqrt(6*s)n=100pi = 3.1321n=1000pi = 3.1406n=10000pi =3.14152. 根据，求：(1) y<3时的最大n值。(2) 与(1)的n值对应的y值。解：M文件如下：运行结果如下：K>> y=0;n=0;while y<3 n=n+1; y=y+1/(2*n-1); endynif y>3 n=n-1;endny = 3.0033n = 57n = 563. 考虑以下迭代公式：其中a、b为正的学数。(1) 编写程序求迭代的结果，迭代的终止条件为|xn+1-xn|10-5，迭代初值x0=1.0，迭代次数不超过500次。(2) 如果迭代过程收敛于r，那么r的准确值是，当(a,b)的值取(1,1)、(8,3)、(10,0.1)时，分别对迭代结果和准确值进行比较。解：M文件如下：运算结果如下；请输入正数a=1请输入正数b=1x = 0.6180r = 0.6180 -4.7016r = 0.6180 -1.6180s = -0.0000 -2.2361请输入正数a=8请输入正数b=3x = 1.7016r = 1.7016 -1.6180r = 1.7016 -4.7016s =0.0 -6.4031请输入正数a=10请输入正数b=0.1x = 3.1127r = 3.1127 -4.7016r = 3.1127 -3.2127s = -0.0000 -6.32544. 已知求f1f100中：(1) 最大值、最小值、各数之和。(2) 正数、零、负数的个数。解：M文件以下是运算结果：max(f)=5min(f)=-8sum(f)=-1c1=49c2=2c3=495. 若两个连续自然数的乘积减1是素数，则称这两个边疆自然数是亲密数对，该素数是亲密素数。例如，2×3-1=5，由于5是素数，所以2和3是亲密数，5是亲密素数。求2,50区间内：(1) 亲密数对的对数。(2) 与上述亲密数对对应的所有亲密素数之和。解：M文件：运算结果为：j = 29s = 23615实验五 函数文件1. 定义一个函数文件，求给定复数的指数、对数、正弦和余弦，并在命令文件中调用该函数文件。解：M文件如下：函数fushu.M文件：function e,l,s,c = fushu(z)%fushu 复数的指数，对数，正弦，余弦的计算%e 复数的指数函数值%l 复数的对数函数值%s 复数的正弦函数值%c 复数的余弦函数值e=exp(z);l=log(z);s=sin(z);c=cos(z);命令文件M：z=input('请输入一个复数z=');a,b,c,d=fushu(z)运算结果如下：z=input('请输入一个复数z=');a,b,c,d=fushu(z)请输入一个复数z=1+ia = 1.4687 + 2.2874ib = 0.3466 + 0.7854ic = 1.2985 + 0.6350id = 0.8337 - 0.9889i2. 一物理系统可用下列方程组来表示：从键盘输入m1、m2和的值，求a1、a2、N1和N2的值。其中g取9.8，输入时以角度为单位。要求：定义一个求解线性方程组AX=B的函数文件，然后在命令文件中调用该函数文件。解： M文件函数fc.M文件:function X= fc(A,B)%fc fc是求解线性方程的函数%A A是未知矩阵的系数矩阵X=AB； 命令M文件：clc;m1=input('输入m1=');m2=input('输入m2=');theta=input('输入theta=');x=theta*pi/180;g=9.8;A=m1*cos(x) -m1 -sin(x) 0 m1*sin(x) 0 cos(x) 0 0 m2 -sin(x) 0 0 0 -cos(x) 1;B=0;m1*g;0;m2*g;X=fc(A,B) 运算结果：输入m1=1输入m2=1输入theta=30X = 7.8400 3.3948 6.7896 15.6800 3. 一个自然数是素数，且它的数字位置经过任意对换后仍为素数。例如13是绝对素数。试求所有两位绝对素数。要求：定义一个判断素数的函数文件。解：M文件：函数prime.m文件function p = prime(p)% 输入p的范围，找出其中的素数m=p(length(p);for i=2:sqrt(m) n=find(rem(p,i)=0&p=i); p(n)=; %将p中能被i整除，而却不等于i的元素，即下标为n的元素剔除，其余的即为素数endp;命令文件：clc;p=10:99;p=prime(p); %找出10到99内的所有素数p=10*rem(p,10)+(p-rem(p,10)/10; %将p素数矩阵每个元素个位十位调换顺序p=prime(p) %再对对换后的素数矩阵找出所有的素数运算结果：p = 11 31 71 13 73 17 37 97 794. 设，编写一个MATLAB函数文件fx.m，使得调用f(x)时，x可用矩阵代入，得出的f(x)为同阶矩阵。解：函数fx.m文件：function f= fx(x)%fx fx求算x矩阵下的f(x)的函数值A=0.1+(x-2).2;B=0.01+(x-3).4;f=1./A+1./B;命令文件：clc;x=input('输入矩阵x=');f=fx(x)运算结果：>> x=input('输入矩阵x=');f=fx(x)输入矩阵x=7 2;12 5f = 0.0437 10.9901 0.0101 0.17245. 已知(1) 当f(n)=n+10ln(n2+5)时，求y的值。(2) 当f(n)=1×2+2×3+3×4+.+n×(n+1)时，求y的值。解：(1)函数f.m文件:function f=f(x)f=x+10*log(x2+5);命令文件：clc;n1=input('n1=');n2=input('n2=');n3=input('n3=');y1=f(n1);y2=f(n2);y3=f(n3);y=y1/(y2+y3)运算结果如下：n1=40n2=30n3=20y = 0.6390(2).函数g.m文件function s= g(n)for i=1:ng(i)=i*(i+1);ends=sum(g);命令文件：clc;n1=input('n1=');n2=input('n2=');n3=input('n3=');y1=g(n1);y2=g(n2);y3=g(n3);y=y1/(y2+y3)运算结果如下：n1=40n2=30n3=20y = 1.7662实验六 高层绘图操作1. 设，在x=02区间取101点，绘制函数的曲线。解：M文件如下：clc;x=linspace(0,2*pi,101);y=(0.5+3*sin(x)./(1+x.2);plot(x,y)运行结果有：2. 已知y1=x2，y2=cos(2x)，y3=y1×y2，完成下列操作：(1) 在同一坐标系下用不同的颜色和线型绘制三条曲线。(2) 以子图形式绘制三条曲线。(3) 分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。解：（1） M文件：clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;plot(x,y1,'b-',x,y2,'r:',x,y3,'k-')运行结果：（2）M文件：clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;subplot(1,3,1);plot(x,y1,'b-');title('y1=x2');subplot(1,3,2);plot(x,y2,'r:');title('y2=cos(2x)');subplot(1,3,3);plot(x,y3,'k-');title('y3=y1*y2');.运行结果：（3）M文件：clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;subplot(2,2,1);plot(x,y1,'b-',x,y2,'r:',x,y3,'k-');subplot(2,2,2);bar(x,y1,'b');title('y1=x2');subplot(2,2,3);bar(x,y2,'r'); title('y2=cos(2x)');subplot(2,2,4);bar(x,y3,'k');title('y3=y1*y2');由上面的M文件，只要依次将“bar”改为“stairs”、“stem”、“fill”,再适当更改区间取的点数，运行程序即可，即有下面的结果：3. 已知在-5x5区间绘制函数曲线。解：M文件：clc;x=-5:0.01:5;y=(x+sqrt(pi)/(exp(2).*(x<=0)+0.5*log(x+sqrt(1+x.2).*(x>0);plot(x,y)运行结果：由图可看出，函数在零点不连续。4. 绘制极坐标曲线=asin(b+n)，并分析参数a、b、n对曲线形状的影响。解：M文件如下：clc;theta=0:pi/100:2*pi;a=input('输入a=');b=input('输入b=');n=input('输入n=');rho=a*sin(b+n*theta);polar(theta,rho,'m')采用控制变量法的办法，固定两个参数，变动第三个参数观察输出图象的变化。分析结果：由这8个图知道， 当a,n固定时，图形的形状也就固定了，b只影响图形的旋转的角度;当a,b固定时，n只影响图形的扇形数，特别地，当n是奇数时，扇叶数就是n,当是偶数时，扇叶数则是2n个;当b,n固定时，a影响的是图形大小，特别地，当a是整数时，图形半径大小就是a。5. 绘制函数的曲线图和等高线。其中x的21个值均匀分布-5，5范围，y的31个值均匀分布在0，10，要求使用subplot(2,1,1)和subplot(2,1,2)将产生的曲面图和等高线图画在同一个窗口上。解：M文件：clc;x=linspace(-5,5,21);y=linspace(0,10,31);x,y=meshgrid(x,y);z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.2+y.2)/4);subplot(2,1,1);surf(x,y,z);title('曲面图');subplot(2,1,2);surfc(x,y,z);title('等高线图');运行结果：6. 绘制曲面图形，并进行插值着色处理。解：M文件：clc;s=0:pi/100:pi/2;t=0:pi/100:3*pi/2;s,t=meshgrid(s,t);x=cos(s).*cos(t);y=cos(s).*sin(t);z=sin(s);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title('未着色的图形');subplot(2,2,2);surf(x,y,z);title('shading faceted（缺省）');subplot(2,2,3);surf(x,y,z);shading flat;title('shading flat');subplot(2,2,4);surf(x,y,z);shading interp;title('shading interp'); 运行结果有：实验七 低层绘图操作二、实验内容1. 建立一个图形窗口，使之背景颜色为红色，并在窗口上保留原有的菜单项，而且在按下鼠标器的左键之后显示出Left Button Pressed字样。解：M文件如下：clc;hf=figure('color',1 0 0,. 'WindowButtonDownFcn','disp(''Left Button Pressed.'')'); 运行结果：左击鼠标后：2. 先利用默认属性绘制曲线y=x2e2x，然后通过图形句柄操作来改变曲线的颜色、线型和线宽，并利用文件对象给曲线添加文字标注。解：M文件：clc;x=-2:0.01:2;y=x.2.*exp(2*x);h=plot(x,y);set(h,'color',0.4,0.2,0.5,'linestyle','-',. 'linewidth',2);text(1.5,1.52*exp(2*1.5),'leftarrow x2exp(2x)','fontsize',9);运行结果:3. 利用曲面对象绘制曲面v(x,t)=10e-0.01xsin(2000t-0.2x+)。解：M文件：clc;x=0:0.1:2*pi;x,t=meshgrid(x);v=10*exp(-0.01*x).*sin(2000*pi*t-0.2*x+pi);axes('view',-37,30);hs=surface(x,t,v,'facecolor',. 0.2,0.3,0.3,'edgecolor','flat');grid on;xlabel('x-axis'); ylabel('y-axis');zlabel('z-axis');title('mesh-surf');pause %按任意键继续set(hs,'FaceColor','flat');text(0,0,0,'曲面');运行结果：按任意键继续：4. 以任意位置子图形式绘制出正弦、余弦、正切和余切函数曲线。5. 生成一个圆柱体，并进行光照和材质处理。 解：M文件：x,y,z=cylinder(3,500); %cylinder是生成柱体的函数surf(x,y,z);title('圆柱体的光照和材料处理');Xlabel('X-axis');Ylabel('Y-axis');Zlabel('Z-axis');axis(-5,5,-5,5,0,1)grid off;light('Color','r','Position',-4,0,0,'style','infinite');shading interp;material shiny;view(0,10);lighting phong;axis off; 运行结果：实验八 数据处理与多项式计算1. 利用MATLAB提供的rand函数生成30000个符合均匀分布的随机数，然后检验随机数的性质：(1) 均值和标准方差。(2) 最大元素和最小元素。(3) 大于0.5的随机数个数占总数的百分比。解：M文件:clc;x=rand(1,30000);mu=mean(x) %求这30000个均匀分布随机数的平均值sig=std(x) %求其标准差1y=length(find(x>0.5); %找出大于0.5数的个数p=y/30000 %大于0.5的所占百分比运行结果：mu = 0.1043sig = 0.9786p = 0.00002. 将100个学生5门功课的成绩存入矩阵P中，进行如下处理：(1) 分别求每门课的最高分、最低分及相应学生序号。(2) 分别求每门课的平均分和标准方差。(3) 5门课总分的最高分、最低分及相应学生序号。(4) 将5门课总分按从大到小顺序存入zcj中，相应学生序号存入xsxh。提示：上机调试时，为避免输入学生成绩的麻烦，可用取值范围在45,95之间的随机矩阵来表示学生成绩。解：M文件：clc;t=45+50*rand(100,5);P=fix(t); %生成100个学生5门功课成绩x,l=max(P) %x为每门课最高分行向量,l为相应学生序号y,k=min(P)%y为每门课最低分行向列,k为相应学生序号mu=mean(P) %每门课的平均值行向量sig=std(P) %每门课的标准差行向量s=sum(P,2) %5门课总分的列向量X,m=max(s)%5门课总分的最高分X与相应学生序号mY,n=min(s)%5门课总分的最低分Y与相应学生序号nzcj,xsxh=sort(s) %zcj为5门课总分从大到小排序，相应学生序号xsxh 运行结果：3.