闽南理工学院-MATLAB实验指导书(本)

MATLAB实验指导书郑洪庆李智敏程蔚顾波电子与电气工程系2011年7月实验一 Matlab软件初步入门一、实验目的Matlab 实验指导书1、了解Matlab 语言的基本功能和特点2、熟悉Matlab 的基本界面3、了解Matlab 的路径搜索二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验原理1 Desktop操作桌面的启动启动matlab2 Command Window操作应用，熟悉操作桌面各个窗口的功能和位置。

四、注意事项注意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。

五、实验内容1、熟悉MATLAB 主界面，工具栏及各窗口；2、完成MATLAB 的路径搜索；3、熟悉MATLAB 的数据类型、表达式、函数、常用命令和快捷键。

掌握指令窗的使用1题：在matlab环境下运用以下指令，以便初步了解关于常数的预定义变量。

重点掌握各常数的含义。

format short eRMAd=realmax('double') % 双精度类型（默认）时最大实数闽南理工学院RMAs=realmax('single') % 单精度类型时最大实数RMAd =1.7977e+308RMAs =3.4028e+038IMA64=intmax('int64') % int64整数类型时最大正整数IMA32=intmax % int32（默认）整数类型时最大正整数IMA32=intmax('int16') % int16整数类型时最大正整数IMA64 =9223372036854775807IMA32 =2147483647IMA32 =32767e1=eps % 双精度类型时的相对精度e2=eps(2) % 表达2时的绝对精度e1 =2.220446049250313e-016e2 =4.440892098500626e-016pians =3.141592653589793使用Command History历史指令窗历史指令窗记录着：每次开启MATLAB的时间，及开启MA TLAB后在指令窗中运行过的所有指令行。

该窗不但能清楚地显示指令窗中运行过的所有指令行，而且所有这些被记录的指令行都能被复制，或再运行。

关于历史指令窗的功能详见表1-1。

表1-1 历史指令窗主要应用功能的操作方法Matlab 实验指导书2题：画出衰减振荡曲线t e y t 3sin 3-=，t 的取值范围是]4,0[πt=0:pi/50:4*pi;%定义自变量t 的取值数组y=exp(-t/3).*sin(3*t); %计算与自变量相应的y 数组。

注意：乘法符前面的小黑点。

plot(t,y,'-r','LineWidth',2)%绘制曲线axis([0,4*pi,-1,1]) xlabel('t'),ylabel('y')演示如何再运行给定例题中的中的全部绘图指令Current Directory 路径设置器和文件管理 3题：搜索一个名为eps 的指令，看看会得出什么结果？工作空间浏览器和变量编辑器4题：画出衰减振荡曲线t e y t 3sin 3-=，t 的取值范围是]4,0[π（配图1.3-4）。

本例演示：展示数组运算的优点；展示MATLAB 的可视化能力。

程序如下：t=0:pi/50:4*pi;%定义自变量t 的取值数组y=exp(-t/3).*sin(3*t); %计算与自变量相应的y 数组。

注意：乘法符前面的小黑点。

plot(t,y,'-r','LineWidth',2)%绘制曲线axis([0,4*pi,-1,1]) xlabel('t'),ylabel('y')然后通过“工作空间浏览器”的运作，采用图形显示内存变量t 和y 之间的关系图形 。

按照书中所给的步骤操作一下matlab 的帮助系统，了解它的使用。

六、 实验思考题思考第一章书后第八题七、 实验报告要求根据自己上机的内容，将实验内容填写在实验报告中。

实验二 符号计算一、 实验目的闽南理工学院掌握：符号微积分的计算；符号矩阵分析和代数方程（组）的符号解法；符号计算结果的可视化。

了解：MATLAB 符号计算基本知识，包括符号对象的创建、符号数字、符号表达式的操作。

二、 实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、 实验原理在matlab 环境中创建和衍生符号对象的规则，以及符号积分，微分，极分，微分方程和一般代数方程的解的指令。

四、 注意事项注意常用操作命令和快捷键以及命令窗口中的标点符号命令使用。

五、 实验内容1题：运行下面程序，掌握符号类数字与数值类数字之间的差异a=pi+sqrt(5)sa=sym('pi+sqrt(5)')Ca=class(a) Csa=class(sa) vpa(sa-a)符号微积分limit(f,v,a) 求极限 limit(f,v,a,’right ’) 求右极限 limit(f,v,a,’left ’) 求左极限dfdvn=diff(f,v,n) 求fjac=jacobian(f,v) 求多元向量函数f(v)的jacobian 矩阵 r=taylor(f,n,v,a) 把f(v)在v=a 处进行泰勒展开 2题：利用上面的指令进行运算，求解3题：设cos(x+siny)=siny, 求dy/dx(隐函数求导).4题：求f(x)=xex 在x=0处展开的8阶Maclaurin 级数，即忽略9阶及以上小量的泰勒级数展开 。

intf=int(f,v) 给出f 对指定变量v 的不定积分 intf=int(f,v,a,b) 给出f 对指定变量v 的定积分 5题：利用上面的指令进行运算，求解kxx x ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞→11limMatlab 实验指导书（1）（2）微分方程的符号解法S=dslove(‘eq1,eq2,…,eqn ’, ’cond1,cond2,…,condn ’,’v ’)S=dslove(‘eq1’,‟eq2’,…,’eqn ’,’cond1’,‘cond2’,…,’condn ’,’v ’) 6题：利用上面的指令进行运算，图示微分方程y=xy'-(y')2通解和奇解的关系符号矩阵分析和代数方程解7题：求线性方程组六、 实验思考题书后第八题七、 实验报告要求根据自己上机的内容，将实验内容填写在实验报告中。

实验三：数值数组及向量化运算一、实验目的：2222221()x x y x y z dzdydx ++⎰22104--81n p d q n d q p nq d p q p n d ⎧++=⎪⎪++-=⎨⎪+-=⎪+=⎩闽南理工学院掌握：数组的创建方法；数组的标识与寻访；数组的运算；关系操作和逻辑操作。

了解：“非数”NaN和“空”数组。

二、实验仪器：1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验原理在matlab环境中创建和寻访一维、二维数组及其运算，关系操作和逻辑操作；“非数”NaN和“空”数组的应用。

四、注意事项数组浮点算法的特点及其运算和编程的规则。

五、实验内容1 一、二维数值数组的创建和寻访；2 数组运算；3 “非数”NaN和“空”数组；4 关系操作和逻辑操作。

1题：在matlab环境下分别运用符号计算及其数值数组计算进行求解。

本例演示：（A）本题被积分函数的原函数没有“封闭解析表达式”，符号计算无法解题；（B）数值计算能很快地求出该定积分。

2题：一维数组的常用创建方法a1=1:6a2=0:pi/4:pia3=1:-0.1:0b1=linspace(0,pi,4)b2=logspace(0,3,4)c1=[2 pi/2 sqrt(3) 3+5i]rand('twister',0)c2=rand(1,5)3题：数组元素及子数组的各种标识和寻访格式；冒号的使用；end的作用。

A=zeros(2,6)A(:)=1:12A(2,4)Matlab 实验指导书A(8)A(:,[1,3])A([1,2,5,6]')A(:,4:end)A(2,1:2:5)=[-1,-3,-5]B=A([1,2,2,2],[1,3,5] )L=A<3A(L)=NaN4题：非数的产生和性质（1）a=0/0,b=0*log(0),c=inf-inf（2）0*a,sin(a)（3）class(a)isnan(a)5题：“空”数组的创建a=[]b=ones(2,0),c=zeros(2,0),d=eye(2,0)f=rand(2,3,0,4)6题：逻辑和关系操作（1）逻辑关系操作的组合A=[-2,-1,0,0,1,2,3]L1=~(A>1)L2=(A>0)&(A<2)（2）xor的作用A,B=[0,-1,1,0,1,-2,-3]C=xor(A,B)A=1:9,B=10-Ar0=(A<4)r1=(A==B)六、实验思考题书后第2、4题七、实验报告要求将实验命令和操作答案填写与报告中。

实验四数值计算闽南理工学院一、实验目的掌握：函数极值的数值求解；常微分方程的数值解；矩阵运算和特征参数；矩阵的变换和特征值分解；线性方程的解；一般代数方程的解及多项式运算。

二、实验仪器1、计算机2、MATLAB 软件环境三、实验原理在matlab环境中求解数组微积分，矩阵和代数方程及其多项式的运算。

四、注意事项注意求解各方程指令的使用并在英文状态下输入。

五、实验内容1 数值微积分2 矩阵和代数方程3 多项式运算和卷积1题：已知x=sin（x）,求该函数在区间[0,2pi]中的近似导函数。

本例演示：自变量增量的适当取值对数值导函数精度的影响。

（1）增量取得过小d=pi/100;t=0:d:2*pi;x=sin(t);dt=5*eps; %x_eps=sin(t+dt);dxdt_eps=(x_eps-x)/dt; %plot(t,x,'LineWidth',5)hold onplot(t,dxdt_eps)hold offlegend('x(t)','dx/dt')xlabel('t')Matlab 实验指导书图 1 增量过小引起有效数字严重丢失后的毛刺曲线（2）增量取得适当 x_d=sin(t+d);dxdt_d=(x_d-x)/d; % plot(t,x,'LineWidth',5) hold onplot(t,dxdt_d) hold offlegend('x(t)','dx/dt') xlabel('t')图 2 增量适当所得导函数比较光滑2题：求积分 ，其中y=0.2+sint 。