MATLAB上机指导书

1、MATLAB上机指导书电子信息科学与技术专业张焕明 孙明 编佛山科学技术学院2005年9月13目 录前言实验一 MATLAB基础知识 1实验二 矩阵与数组 5实验三 基本操作命令 8实验四 高级操作命令 10实验五 MATLAB的M函数编程 12前 言 MATLAB的名称源自Matrix Laboratory,是一门计算语言，它专门以矩阵的形式处理数据MATLAB将计算与可视化集成到一个灵活的计算机环境中，并提供了大内置函数,可以在广泛的工程问题中直接利用这些函数获得数值解此外，用MATLAB编写程序，犹如在一张草稿纸上排列公式和求解问题一样效率高，因此被称为“演算纸式的”科学工程算法语言在我

2、们高等数学的学习过程中，可以结合 MATLAB软件，做一些简单的编程应用，在一定程度上弥补我们常规教学的不足，同时，这也是我们探索高职高专数学课程改革迈出的一步实验一 MATLAB基础知识一、实验目的 1、MATLAB的使用初步练习 2、MATLAB的窗口组成二、实验内容 1、掌握表达式的输入方法 2、MATLAB的常量及其表示方法 3、分号、百分比号、逗号及省略号的用法 4、向量和矩阵的处理方式；常用的数学函数；搜索路径的概念；MATLAB的帮助功能。三、实验仪器、设备和材料 1、微型计算机，能正常运行Matlab 6.0或以上版本 2、Matlab6.0或以上版本四、实验原理 略（参考教材

3、的相关部分）五、实验步骤 1、MATLAB文件的编辑、存储和执行 MATLAB提供了两种运行方式，即命令行和M文件方式 A命令行方式 直接在命令窗口输入命令来实现计算或作图功能 例如，若要求表达式的值，我们可在MATLAB命令窗口中键入下面的命令： >> 1.3692+sin(7/10*pi)*sqrt(26.48)/2.9 （回车） 观测运行结果并解释原因也可将计算的结果赋给某一个变量，例如输入 :>> a=1.3692+sin(7/10*pi)*sqrt(26.48)/2.9 （回车） 观测运行结果并解释原因BM文件的运行方式 1）文件编辑 在MATLAB窗口中单击

4、File菜单依次选择NewM-File,打开M文件输入运行界面，如下图所示。此时屏幕上会出现所需的窗口，在该窗口中输入程序文件，可以进行调试和运行与命令行方式相比，M文件方式的优点是可以调试，可重复应用2）文件存储 单击File菜单，选择Save选项，可将自己所编写的程序存在一个后缀为m的文件中 3）运行程序 在M文件窗口中选择Debug菜单中的run选项，即可运行此M文件；也可在MATLAB命令窗口中直接输入所要执行的文件名后回车即可但需要的是该程序文件必须存在MATLAB默认的路径下用户可以在MATLAB窗口中单击File菜单选择Set Path将要执行的文件所在的路径添加到MATLAB默

5、认的路径序列中 2、MATLAB基本运算符及表达式表1-1 基本运算符 数学表达式 MATLAB运算符 MATLAB表达式 加 + a+b 减 - a-b 乘 * a*b 除 / 或 a/b 或 ba 幂 ab 说明 1)所有运算定义在复数域上对于方根问题，运算只返回处于第一象限的解 2)MATLAB用左斜杠或右斜杠分别表示“左除”或“右除”运算对于标量而言，这两者的作用没有区别；但对矩阵来说，“左除”和“右除”将产生不同的影响 3)表达式由变量名、运算符和函数名组成 4. 表达式将按与常规相同的优先级自左至右执行运算 5. 优先级的规定是：指数运算级别最高，乘除运算次之，加减运算级别最低 6

6、. 括号可以改变运算的次序 3、MATLAB变量命名规则 1)变量名、函数名的字母大小表示不同 2)变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符（英文、数字和下划线） 3)变量名中不得包含空格、标点，但可以包含下划线 4、数值计算结果的显示格式 MATLAB数值计算结果显示格式的类型列于表1-2中用户在MATLAB指令窗中，直接输入相应的指令，或者在菜单弹出框中进行选择，都可获得所需的数值计算结果显示格式 表1-2 数据显示格式的控制指令 指令 含义 举例说明 format short 通常保证小数点后四位有效，最多不超过7位；对于大于1000的实数，用5位有效数字的科学记数形式显示

7、3.14159被显示为3.141590; 3141.59被显示为3.1416e+003 format long 15 位数字表示 3.14159265358979 Format short e 5位科学记数表示 3.1416e+00 format long e 15位科学记数表示 3.14159265358979e+00 format short g 从format short和format short e中自动选最佳记述方式3.1416 format long g 从format long和format long e中自动选最佳记述方式 3.14159265358979 format rat

8、 近似有理数表示 355/113 format hex 十六进制表示 400921fb54442d18 说明 1)format short显示格式是缺身默认的显示格式 2)该表中实现的所有格式设置仅在MATLAB的当前执行过程中有效 5、MATLAB指令行中的标点符号 表1-3 MATLAB常用标点的功能 名称 标点作用 逗号 ， 用做要显示计算结果的指令与其后指令之间的分隔； 用做输入量与输入量之间的分隔符；用做数组元素分隔符 黑点 用做数值表示中的小数点 分号 ； 用做不显示计算结果指令的“结尾”标志；用做不显示计算 结果指令与其后指令的分隔；用做数组的行间分隔符 冒号 ： 用以生成一维数

9、值数组；用做单下标援引时，表示全部元素 构成的长列；用做多下标援引时，表示所在维上的全部元素 注释号 % 由它“启首”后的所有物理行部分被看做非执行的注释符 单引号对 字符串标记符 方括号 输入数组时用；函数指令输出宗量列表时用 圆括号 ( ) 在数组援引时用；函数指令输入宗量列表时用 花括号 元胞数组记述符 下连线 _ (为便于阅读)用作一个变量、函数或文件名中的连字符 续行号 由三个以上连续黑点构成它把其下的物理行看作该行的“逻辑”继续，以构成一个“较长”的完整指令 说明:为确保指令正确执行，以上符号一定要在英文状态下输入因为MATLAB不能识别中文标点 6、在命令窗口中输入或将下面的语句

10、先保存为M文件再运行1)x=0:0.5:360*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x);观测运行结果并解释原因 2)求方程 的全部根。p=3,7,9,0,-23; %建立多项式系数向量x=roots(p) %求根观测运行结果并解释原因 3)求积分clearquad('x.*log(1+x)',0,1)观测运行结果并解释原因4)求解线性方程组。cleara=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b观测运行结果并解释原因 5)求一些特殊量的值clearx=1+2*i;y=3-sqrt(17);z=(cos(abs(x+

11、y)-sin(78*pi/180)/(x+abs(y)记录x、y、z的值 6)综合编程 A、编程求解水仙花数 B、对函数，由键盘输入x值，输出函数y的值六、实验要求 1认真预习，并提前做好准备 2分析各个程序的运行结果，并给出原因 3在此基础上，认真完成实验报告。实验二 矩阵与数组一、实验目的 1、掌握矩阵与数组主要的建立方法 2、掌握一些矩阵运算的特殊函数 3、掌握矩阵运算的方法二、实验内容 1、掌握矩阵（数组）输入方法 2、矩阵（数组）元素的引用方法 3、矩阵（数组）的运算方法三、实验仪器、设备和材料 1、微型计算机，能正常运行Matlab 6.0或以上版本 2、Matlab6.0或以上版

12、本四、实验原理 略（参考教材的相关部分）五、实验步骤 1、矩阵建立方法1)直接输入法 最简单的建立矩阵的方法是从键盘直接输入矩阵的元素。具体方法如下：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔，不同行的元素之间用分号分隔。 在命令窗口或建立M文件输入clearA=1 2 3；4 5 6；7 8 9B=1 2 3 3 4 5 7 8 9A=B运行后察看结果并解释原因2)利用M文件建立矩阵 对于比较大且比较复杂的矩阵，可以为它专门建立一个M文件。利用M文件建立MYMAT矩阵。A) 启动有关编辑程序或MATLAB文本编辑器，并输入待建矩阵（可自己输入一个

13、矩阵）B) 把输入的内容以纯文本方式存盘(设文件名为mymatrix.m)。C) 在MATLAB命令窗口中输入mymatrix，即运行该M文件，就会自动建立一个名为MYMAT的矩阵，可供以后使用。3)利用特殊矩阵函数产生特殊矩阵clearA=zeros(3) B=ones(3,2) C=zeros(size(B)解释A，B，C矩阵的大小及其元素值4)x=20+(50-20)*rand(5)y=0.6+sqrt(0.1)*randn(5)解释x，y的结果 2、矩阵或向量元素的引用1)下标或序号引用法clearA=1,2,3;4,5,6;A（1，2）A(3)记录结果并给出说明。 3、矩阵运算1)矩

14、阵加减运算假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加减运算。运算规则是：若A和B矩阵的维数相同，则可以执行矩阵的加减运算，A和B矩阵的相应元素相加减。如果A与B的维数不相同，则MATLAB将给出错误信息，提示用户两个矩阵的维数不匹配。A=4,-65,-54,0,6;56,0,67,-45,0 B=find(A>4)记录B的结果，并说出原因。2)矩阵乘法 假定有两个矩阵A和B，若A为m×n矩阵，B为n×p矩阵，则C=A*B为m×p矩阵。A=17,0,1,0,15;23,5,7,14,16;4,0,13,0,22;10,12,19,21,3;.11

15、,18,25,2,19;D=diag(1:5);E=D*AF=A*D记录E、F结果并解释E、F和A、D之间的关系。3)矩阵除法在MATLAB中，有两种矩阵除法运算：和/，分别表示左除和右除。如果A矩阵是非奇异方阵，则AB和B/A运算可以实现。AB等效于A的逆左乘B矩阵，也就是inv(A)*B，而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是B*inv(A)。 建立M文件，输入下面程序A=1 2；3 4 B=2 3；4 5 C=A/B D=AB 记录C、D结果并说明它们和A、B之间的关系4、综合运算 A、计算100到1000的数的总和 B、创建一个10阶的随机矩阵，求其元素的最大值，最小值，以及所有元

16、素总合六、实验要求 1认真预习，并提前做好准备 2分析各个程序的运行结果，并给出原因 3在此基础上，认真完成实验报告。实验三 基本操作命令一、实验目的 1、基本操作命令练习 2、熟悉matlab函数的使用方法 3、掌握基本数学函数和高级数学函数的运算方法二、实验内容   1、系统函数；数学运算符；关系运算符；逻辑运算符；位运算符；集合运算符； 2、基本数学函数； 3、特殊数学函数； 4、矩阵函数。 5、通过练习，掌握20余个常用函数的使用方法。三、实验仪器、设备和材料 1、微型计算机，能正常运行Matlab 6.0或以上版本 2、Matlab6.0或以上版本四、实验原理 略（参考教材

17、的相关部分）五、实验步骤 1、一些常用函数的使用1)A=fix(90-10+1)*rand(5)+10) P=rem(A,3)=0给出P的结果，并给出解释。2)A=1 2 3; 1 4 7; 7 8 9; B(1:6)=A(: , 2 : 3)b=1 4 7;c=b(1 1 1 1, : )A(2,:)=b， C=b;C(3:4,:)=A(2:3,:)记录结果，解释各语句的含义。 3)在命令窗口或建立M文件输入clearA=zeros(2,5); A(:)=-4:5 L=abs(A)>34)建立M文件，输入clear；a= -4 : 4A=reshape(a,3,3) B=sort（a）

18、记录结果，解释各语句的含义。5)建立M文件，输入a=3:2:11; linspace(20,21,5);ones(1,5)a(1,1)=a(3,4)=a(: ,2)=a(2, :)=a(1:3,3:5)=记录结果，并说明原因。2、综合编程 A、编程求y=exp（x）-x的解 B、求的根六、实验要求 1认真预习，并提前做好准备 2分析各个程序的运行结果，并给出原因 3在此基础上，认真完成实验报告。实验四 高级操作命令一、实验目的 1、掌握高级操作命令二、实验内容1、数据分析；2、多项式和信号处理； 3、实验数据的分析，非线性方程的求根，数值积分。掌握矩阵（数组）输入方法三、实验仪器、设备和材料

19、1、微型计算机，能正常运行Matlab 6.0或以上版本 2、Matlab6.0或以上版本四、实验原理 略（参考教材的相关部分）五、实验步骤 1建立M文件并输入下面程序clearx=-43,72,9,16,23,47;y=max(x)z,l=max(x)y，z，l的各是什么？并分析。2 利用M文件计算 clearX=randn(2,3);M=mean(X)D=std(X)R=corrcoef(X)记录X、M、D、R的结果并解释。3求多项式与多项式的乘积 clearP1=1 8 0 0 -10P2=2 -1 3P3=conv（P1，P2） 计算P3结果，解释程序求法的原理4Jacobi迭代法（求

20、方程组的解）的MATLAB函数文件Jacobi.m如下：function y,n = jacobi(A,b,x0,eps)if nargin=3 eps=1.0e-6;elseif nargin<3 error returnend D=diag(diag(A); %求A的对角矩阵L=-tril(A,-1); %求A的下三角阵U=-triu(A,1); %求A的上三角阵B=D(L+U);f=Db;y=B*x0+f;n=1; %迭代次数while norm(y-x0)>=eps x0=y; y=B*x0+f; n=n+1;end 在命令中调用函数文件Jacobi.m，命令如下：A=10

21、,-1,0;-1,10,-2;0,-2,10;b=9,7,6'x,n=jacobi(A,b,0,0,0',1.0e-6 给出结果并解释 5、综合编程 A、编程求解100 200之间第一个能被21整除的数 B、编写程序，计算1到100中既能被3整除又能被7整除的所有数，并计算 这些数的个数六、实验要求 1认真预习，并提前做好准备 2分析各个程序的运行结果，并给出原因 3在此基础上，认真完成实验报告。 实验五 MATLAB的M函数编程一、实验目的1、掌握MATLAB运算符的使用；2、练习建立M文件；3、学会文件的读取方法。二、实验内容1、数据文件输入与计算结果输出练习。 2、脚本M文件和函数M文件；局部变量和全局变量。 3、有关打开及关闭文件的命令； 4