MATLAB)课后实验答案.pdf
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1、实验一 MATLAB运算基础2 l +2z-0.45 51.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。/八 2 s i n 8 5(2).=;l n(x +Jl +x?),其中 x =0.3 a -0.3 a(3)Z 3=Ys i n(a +0.3)+l n;,a =3.0,2.9,,2.9,3.0?0r l(4)z4=r-t2,其中=0:052.5t2-2t+l 2t=0&t=1&t=2&t=0&t=1&t=2&t=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4F3x302x3 2x2,其 中E、R、
2、0、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R+RSS2解:M文件如下;E0输出结果:S=1 00 2A1.0000000.53830.442701.000000.99610.1067001.00000.07820.96190001.0000000002.0000a=1.0000001.07671.328001.000001.99230.3200001.00000.15642.88570001.0000000004.0000ans=0000000000000000000000000S a n s,所以 A?E R+RSO S22.产 生5阶希尔伯特矩阵H和5阶帕斯卡矩阵P
3、,且求其行列式的值Hh和Hp以及它们的条件数Th和T p,判断哪个矩阵性能更好。为什么?解:M文件如下:输出结果:H =1.00000.50000.33330.25000.20000.50000.33330.25000.20000.16670.33330.25000.20000.16670.1429因为它们的条件数ThTp,所以pascal矩阵性能更好。0.25000.20000.20000.16670.16670.14290.14290.12500.12500.1111P=1 111 11 234 51 3610 151 41020 351 51535 70Hh=3.7493e-012Hp=
4、1Th=4.7661 e+005Tp=8.5175e+0033.建立一个5 X 5 矩阵,求它的行列式值、迹、秩和范数。解:M 文件如下:Editor-Untitled2输出结果为:17241815235714164613202210121921311182529d=5070000t=65c1=6.8500c2=5.4618cinf=6.85004.已知-29 6 18一A=20 5 12_ -8 8 5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=0.71300.28030.2733-0.6084-0.78670.87250.34870.55010.4050
5、D=-25.3169 0 00-10.5182 00 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:1-411-311-21-51-6-41-5-31-4(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:目回区I E d ito r-U n titled 2 输出结果:X=1.20000.60000.6000X2=1.20000.60000
6、.6000c=1.3533e+003由结果,X 和 X 2的 值 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=1620965818125b1=3.8891-0.11023.21033.29172.14360.36980.38552.07601.7305b2=4.00002.44954.24264.47212.23613.46413.00002.82842.2361b=16.00006.000018.000020.00005
7、.000012.00009.00008.00005.0000分析结果知:sqrtm(A)是类似A 的数值平方根(这可山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。x2+x-6 x OJLx-3y=x2-5x+6 0 x dispToo many input arguments.实验四循环结构程序设计1.根据 =+/+J+4,求 n 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
8、pi值y=o;n=input(n=*);for i=1:ny=y+1/i/i;endpi=sqrt(6*y)n=100Pi=3.1321n=1000Pi=3.1406n=10000pi=3.1415%向量方法计算P i值n=inputfn=);i=1./(1:n).A2;s=sum(i);pi=sqrt(6*s)n=100Pi=3.1321n=1000Pi=3.1406n=10000Pi=3.14152.根据y=l+L+一,求:3 5 2/2-1 y v 3时的最大n值。与 的n值对应的y值。解:M一文件如下:运行结果如下:K y=0;n=0;while y3n=n-1;endny=3.003
9、3n=57n=563.考虑以下迭代公式:a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|X n+X n|W 1 0-5,迭代初值X=1.0,迭代次数不超过5 0 0 次。(2)如果迭代过程收敛于r,那 么 r 的准确_b 值+J b2是+4.,当(a,b)的值取(1,1)、(8,3)、(1 0,0.1)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=0.6180-4.70160.6180-1.6180s=-0.0000-2.2361请输入正数a=8请输入正数b=3x=1.70161.7016-1.618
10、01.7016-4.7016s=0.0-6.4031请输入正数a=10请输入正数b=0.1x=3.11273.1127-4.70163.1127-3.2127s=-0.0000-6.32544.已知/i =1 =1力=0 =2力=1 =3=工1一 2 /一2+力.3 3求 fM o o 中:(1)最大值、最小值、各数之和。(2)正数、零、负数的个数。解:M一文件以下是运算结果:max(f)=437763282635min(f)=-899412113528sum(f)=-742745601951c1=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
11、素数是亲密素数。例如,2 X 3 7=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)%fu sh u 复数的指数,对数,正弦,余弦的计算%e 复数的指数函数值%1 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)
12、;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=c=0.3466+0.7854i1.2985+0.6350id=0.8337-0.9889i2.一物理系统可用下列方程组来表示:叫mx scions。0-sin 012在-5WxW5区间绘制函数曲线。解:M 文件:clc;x=-5:0.01:5;y=(x+sqrt(pi)/(exp(2).*(x0);plot(x,y)运行结果:由图可
13、看出,函数在零点不连续。4.绘制极坐标曲线=2$的8+110),并分析参数a、b、n 对曲线形状的影响。解:M 文件如下:cic;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
14、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。z=cos x cos ye 4其 中 x 的 2 1 个值均匀分布卜5,5 范围,y 的 3 1 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:cic;x=linspace(-5,5,21);y=linspace(0,10,31);x,y=meshgrid(x,y);z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.A2+y.A2)/4);subpl
15、ot(2,1,1);surf(x,y,z);title(曲面图);subplot(2,1,2);surfc(x,y,z);title(等高线图力运行结果:6.绘制曲面图形,并进行插值着色处理。X=cos s cos t.兀y=cos 5 sin/0 5 ,0 f0.5);%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=0.499488553231043sig=0.288599933559786P=0.4994000000000002.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
16、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:cic;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,I 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)
17、%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:实验表1 室内外温度观测结果(C)3.某气象观测得某|16:0018:00之间每隔2h的室内外温度(0 C)如实验表1 所示。时间h681012141618室内温度t118.020.022.025.030.028.024.0室外温度t215.019.024.028.034.032.030.0试用三次样条插值分别求出该日室内外6:3018:30之间每隔2h各点
18、的近似温度(C)。解:M 文件:cic;h=6:2:18;t1=18.0 20.0 22.0 25.0 30.0 28.0 24.0;t2=15.0 19.0 24.0 28.0 34.0 32.0 30.0;T1=interp1(h,t1,spline)%室内的3 次样条插值温度T2=interp1(h,t2,spline)%室外的3 次样条插值温度运行结果:4.已知Igx在1,101区间10个整数采样点的函数值如实验表2 所示。实验表2 Igx在 10个采样点的函数值F 1 11 21 31 41 51 61 71 81 97101_Igx0 1.0414 1.32221.49141.61
19、28 1.7076 1.7853 1.8513 1.90851.9510 2.0043试求Igx的 5 次拟合多项式p(x),并绘制出Igx和 p(x)在1,101区间的函数曲线。解:M 文件:x=1:10:101;y=igio(x);P=polyfit(x,y,5)y1=polyval(P,x);plot(x,y,:o,x,y1运行结果:Warning:Polynomial is badly conditioned.Add points with distinct Xvalues,reduce the degree of the polynomial,or try centeringand
20、scaling as described in HELP POLYFIT.In polyfit at 80P=0.0000-0.0000 0.0001-0.0058 0.1537-0.1326(这里出现警告是提示不必用5 价函数就已经可以完美拟合了,是可以降价拟合。)在1,101的区间函数图像5.有 3 个多项式 P1(x)=x4+2x3+4x2+5,P2(x)=x+2,P3(x)=x2+2x+3,试进行下列操作:(1)P(x)=P1(x)+P2(x)P3(x)(2)求 P(x)的根。(3)当 x 取矩阵A 的每一元素时,求 P(x)的值。其 中:-I1.2-1.4-A=0.7523.5052
21、.5_(4)当以矩阵A 为自变量时,求 P(x)的值。其中A 的值与第(3)题相同。解:M 文件:clc;clear;p1=1,2,4,0,5;p2=1,2;p3=1,2,3;p2=0,0,0,p2;p3=0,0,p3;p4=conv(p2,p3);%p4是 p2与 p3的乘积后的多项式np4=length(p4);np1=length(p1);p=zeros(1,np4-np1)p1+p4%求 p(x)=p1(x)+p2(x)x=roots(p)%求 p(x)的根A=-1 1.2-1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5;y=polyval(p,A)%x取矩阵A 的每一元素时的p(x)值
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