matlab程序設(shè)計與應(yīng)用劉衛(wèi)國編課后試驗答案36886

1、實驗一 MATLAB運算基礎(chǔ)1. 先求下列表達式的值，然后顯示 MATLAB工作空間的使用情況并保存全部變量(1)Zi2sin8501 e2z2Tn(x C)，其中-050.3a_0.3ae -eZ3 2sin(a - 0.3) l門些-21 2i5 一 a 3.0, -2.9, |(,2.9, 3.0t20 蘭tc1(4) z4=*t211 蘭t=0&t=1 &t=2&t=0&t=1 &t=2&t=A&ch 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. 輸入一個百分制成績，要求輸出成績等級A、B、C、D、

2、E。其中90分100分為A , 80分89分為B, 79分79分為C , 60分69分為D, 60分以下為 E。要求：(1) 分別用if語句和switch語句實現(xiàn)。(2) 輸入百分制成績后要判斷該成績的合理性，對不合理的成績應(yīng)輸出出錯信息。解：M文件如下試算結(jié)果：score=88grade =Bscore=123錯誤：輸入的成績不是百分制成績3. 硅谷公司員工的工資計算方法如下：(1) 工作時數(shù)超過120小時者，超過部分加發(fā)15%。(2) 工作時數(shù)低于60小時者，扣發(fā)700元。(3) 其余按每小時84元計發(fā)。試編程按輸入的工號和該號員工的工時數(shù)，計算應(yīng)發(fā)工資。解：M文件下4. 設(shè)計程序，完成兩

3、位數(shù)的加、減、乘、除四則運算，即產(chǎn)生兩個兩位隨機整數(shù)，再輸入一個運算 符號，做相應(yīng)的運算，并顯示相應(yīng)的結(jié)果。解：M文件如下；運算結(jié)果例：a =38b =33輸入一個運算符：人c =falsea =92b =40輸入一個運算符:+c =5. 建立5 x 6矩陣，要求輸出矩陣第 n行元素。當(dāng)n值超過矩陣的行數(shù)時，自動轉(zhuǎn)為輸出矩陣最后 行元素，并給出出錯信息。解：M文件如下:輸入一個5行6列矩陣運算結(jié)果如下: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輸入一正整數(shù) n=4輸入一個5行6列矩陣1123A=1 2 3 4 5

4、 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輸入一正整數(shù)n=6ans =Error using = dispToo many in put argume nts.實驗四循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計一、實驗?zāi)康?. 掌握利用for語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。2. 掌握利用while語句實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。3. 熟悉利用向量運算來代替循環(huán)操作的方法。二、實驗內(nèi)容2 1 1 1 11. 根據(jù)2222，求n的近似值。當(dāng)n分別取100、1000、10000時，結(jié)果6123n是多少？要求：分別用循環(huán)結(jié)構(gòu)和向量運算(使用 sum函數(shù))來實現(xiàn)。解：M文件如下：運行結(jié)果

5、如下：K %循環(huán)結(jié)構(gòu)計算pi值y=0;n=in put( n=);for i=1: ny=y+1/i/i;endpi=sqrt(6*y) n=100pi =3.1321n=1000Pi =3.1406n=10000Pi =3.1415%向量方法計算Pi值n=in put( n=);i=1./(1: n)92;s=sum(i);pi=sqrt(6*s)n=100Pi =3.1321n=1000Pi =3.1406n=10000Pi =3.141511 12.根據(jù)y =1，求:35 2n -1(1) y y=0; n=0;while y3n=n _1;endny =3.0033n =57n =56

6、3.考慮以下迭代公式: 其中a、b為正的學(xué)數(shù)。(1) 編寫程序求迭代的結(jié)果，迭代的終止條件為|Xn+1-Xn|W 10-5，迭代初值Xo=1.0，迭代次數(shù)不超過500次。(2) 如果迭代過程收斂于r，那么r的準確值是 一 b 4a，當(dāng)(a,b)的值取(1,1)、(8,3)、(10,0.1)2時，分別對迭代結(jié)果和準確值進行比較。解：M文件如下：運算結(jié)果如下；請輸入正數(shù)a=1請輸入正數(shù)b=1x =0.6180r =0.6180-4.7016r =0.6180-1.6180s =-0.0000-2.2361請輸入正數(shù)a=8請輸入正數(shù)b=3X =1.7016r =1.7016-1.6180r =1.7

7、016-4.7016s =0.0-6.4031請輸入正數(shù)a=10請輸入正數(shù)b=0.13.1127r =3.1127-4.7016r =3.1127-3.2127s =-0.0000-6.32544.已知求 f1 f100中：(1) 最大值、最小值、各數(shù)之和。(2) 正數(shù)、零、負數(shù)的個數(shù)。解：M 文件以下是運算結(jié)果：c1=49c2=2c3=495. 若兩個連續(xù)自然數(shù)的乘積減1是素數(shù)，則稱這兩個邊疆自然數(shù)是親密數(shù)對，該素數(shù)是親密素 數(shù)。例如，2 X 3-1=5，由于5是素數(shù)，所以2和3是親密數(shù)，5是親密素數(shù)。求2,50區(qū)間內(nèi):(1) 親密數(shù)對的對數(shù)。(2) 與上述親密數(shù)對對應(yīng)的所有親密素數(shù)之和。解

8、：M文件：運算結(jié)果為：j =29s =23615實驗五函數(shù)文件一、實驗?zāi)康?. 理解函數(shù)文件的概念。2. 掌握定義和調(diào)用 MATLAB函數(shù)的方法。二、實驗內(nèi)容1. 定義一個函數(shù)文件，求給定復(fù)數(shù)的指數(shù)、對數(shù)、正弦和余弦，并在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文 件。解：M文件如下：函數(shù)fushu.M文件：fun cti on e,l,s,c = fushu(z)%fushu復(fù)數(shù)的指數(shù)，對數(shù)，正弦，余弦的計算%e復(fù)數(shù)的指數(shù)函數(shù)值%l復(fù)數(shù)的對數(shù)函數(shù)值%s復(fù)數(shù)的正弦函數(shù)值%c復(fù)數(shù)的余弦函數(shù)值e=exp(z);l=log(z);s=s in( z);c=cos(z);命令文件M :z=in put(請輸入一個復(fù)數(shù)z=

9、);a,b,c,d=fushu(z)運算結(jié)果如下:z=input(請輸入一個復(fù)數(shù)z=);a,b,c,d=fushu(z)請輸入一個復(fù)數(shù)z=1+ia =1.4687 + 2.2874ib =0.3466 + 0.7854ic =1.2985 + 0.6350id =0.8337 - 0.9889i2. 一物理系統(tǒng)可用下列方程組來表示：從鍵盤輸入 m1、m2和0的值，求a2、N1和N2的值。其中g(shù)取9.8，輸入0時以角度為單位。 要求：定義一個求解線性方程組AX=B的函數(shù)文件，然后在命令文件中調(diào)用該函數(shù)文件。解：M文件函數(shù)fc.M文件：fun ction X= fc(A,B)%fcfc是求解線性方

10、程的函數(shù)%AA是未知矩陣的系數(shù)矩陣X=AB ;命令M文件：clc;m1=input(輸入 m仁);m2=input(輸入 m2=);theta=input(輸入 theta=);x=theta*pi/180;g=9.8;A=m1*cos(x) -ml -si n(x) 0m1*si n(x) 0 cos(x) 00 m2 -sin(x) 00 0 -cos(x) 1;B=0;m1*g;0;m2*g;X=fc(A,B)運算結(jié)果:輸入m仁1輸入m2=1輸入 theta=30X =7.84003.39486.789615.68003. 一個自然數(shù)是素數(shù)，且它的數(shù)字位置經(jīng)過任意對換后仍為素數(shù)。例如13

11、是絕對素數(shù)。試求所有兩位絕對素數(shù)。要求：定義一個判斷素數(shù)的函數(shù)文件。解：M文件：函數(shù) prime.m 文件fun cti on p = prime(p)% 輸入p的范圍，找出其中的素數(shù)m=p(le ngth(p);for i=2:sqrt(m)n=fin d(rem(p,i)=0&p=i);p(n )=;%將p中能被i整除，而卻不等于i的元素，即下標(biāo)為n的元素剔除，其余的即為素數(shù)endp;命令文件：clc;p=10:99;p=prime(p); %找出10到99內(nèi)的所有素數(shù)p=10*rem(p,10)+(p-rem(p,10)/10;%將p素數(shù)矩陣每個元素個位十位調(diào)換順序p=prime(p)%

12、再對對換后的素數(shù)矩陣找出所有的素數(shù)運算結(jié)果:p =1131711373173797791 14設(shè)f(x)24，編寫一個MATLAB函數(shù)文件fx.m，使得調(diào)用f(x)(x2)2 +0.1(x3)4十0.01時，x可用矩陣代入，得出的f(x)為同階矩陣。解：函數(shù)fx.m文件：fun ctio nf= fx(x)%fxfx求算x矩陣下的f(x)的函數(shù)值A(chǔ)=0.1+(x-2).A2;B=0.01+(x-3).A4;f=1./A+1./B;命令文件：clc;x=input(輸入矩陣 x=);f=fx(x)運算結(jié)果: x=input(輸入矩陣 x=);f=fx(x)輸入矩陣x=7 2;12 5f =0.0

13、43710.99010.01010.17245.已知 y =f (30) + f (20)(1) 當(dāng) f(n)=n+101 n(n 2+5)時，求 y 的值。(2) 當(dāng) f(n)=1 x 2+2 x 3+3 x 4+.+n x (n+1)時，求 y 的值。解：（1）函數(shù)f.m文件：fun cti onf=f(x)f=x+10*log(xA2+5);命令文件：clc;n1=in put(n 1=);n2=in put(n 2=);n3=in put(n 3=);y仁f(n 1);y2=f( n2);y3=f( n3);y=y1/(y2+y3)運算結(jié)果如下:n1=40n2=30n3=20y =0.

14、6390(2) .函數(shù)g.m文件fun cti ons= g(n)for i=1: ng(i)=i*(i+1)；ends=sum(g);命令文件:clc;n1=in put(n 1=);n2=in put(n 2=);n3=in put(n 3=);y1=g( n1)；y2=g( n2);y3=g( n3);y=y1/(y2+y3)運算結(jié)果如下:n1=40n2=30n3=20y =1.7662實驗六高層繪圖操作一、實驗?zāi)康?. 掌握繪制二維圖形的常用函數(shù)。2. 掌握繪制三維圖形的常用函數(shù)。3. 掌握繪制圖形的輔助操作。二、實驗內(nèi)容3sin x1設(shè)y = 0.5 cosx，在x=02 n區(qū)間取1

15、01點，繪制函數(shù)的曲線。IL 1 x2解：M文件如下：clc;x=li nspace(0,2*pi,101);y=(0.5+3*si n(x)./(1+x.A2);plot(x,y)運行結(jié)果有：2.已知y仁x2, y2=cos(2 x), y3=y1 x y2,完成下列操作:(1) 在同一坐標(biāo)系下用不同的顏色和線型繪制三條曲線。(2) 以子圖形式繪制三條曲線。(3) 分別用條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖繪制三條曲線。 解：(1) M文件：clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.A2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;plot(x,y1,b,x,y2,r:,x,y3,k-)運行

16、結(jié)果：(2)M文件：clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.A2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;subplot(1,3,1);plot(x,y1, b-)；title( y1=xA2);subplot(1,3,2);plot(x,y2, r:)；title( y2=cos(2x);subplot(1,3,3);plot(x,y3, k-)；title( y3=y1*y2);.運行結(jié)果：（3）M文件:clc;x=-pi:pi/100:pi;y1=x.A2;y2=cos(2*x);y3=y1.*y2;subplot(2,2,1);plot(x,y1, b-,x,y2,r:,

17、x,y3,k-)；subplot(2,2,2);bar(x,y1,b);title( y1=xA2);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，只要依次將bar ”改為stairs ”、“stem ”、“fill” ,再適當(dāng)更改區(qū)間取的點數(shù)，運 行程序即可， 即有下面的結(jié)果：3. 已知在-5 xw 5區(qū)間繪制函數(shù)曲線。解：M文件：clc;x=-5:0.01:5;y=(x+sqrt(pi)/(exp(2).*(x0);Plot(x,y)運行結(jié)

18、果：由圖可看出，函數(shù)在零點不連續(xù)。4. 繪制極坐標(biāo)曲線p =asin(b+n 0 )，并分析參數(shù)a、b、n對曲線形狀的影響。 解：M文件如下：clc;theta=0:pi/100:2*pi;a=input(輸入 a=);b=input(輸入 b=);n=input(輸入 n=);rho=a*s in(b+n *theta);polar(theta,rho,m)采用控制變量法的辦法，固定兩個參數(shù)，變動第三個參數(shù)觀察輸出圖象的變化。分析結(jié)果：由這8個圖知道，當(dāng)a,n固定時，圖形的形狀也就固定了，b只影響圖形的旋轉(zhuǎn)的角度；當(dāng)a,b固定時，n只影響圖形的扇形數(shù)，特別地，當(dāng)n是奇數(shù)時，扇葉數(shù)就是n,當(dāng)是

19、偶數(shù)時，扇葉數(shù)則是2n個；當(dāng)b,n固定時，a影響的是圖形大小，特別地，當(dāng) a是整數(shù)時，圖形半徑大小就是a。5. 繪制函數(shù)的曲線圖和等高線。其中x的21個值均勻分布-5, 5范圍，y的31個值均勻分布在0, 10,要求使用subplot(2,1,1)和subplot(2,1,2)將產(chǎn)生的曲面圖和等高線圖畫在同一個窗口上。解：M文件：clc;x=li nspace(-5,5,21);y=li nspace(0,10,31);x,y=meshgrid(x,y);z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.A2+y.A2)/4);subplot(2,1,1);surf(x,y,z);t

20、itle(曲面圖);subplot(2,1,2);surfc(x,y,z);title(等高線圖);運行結(jié)果：6. 繪制曲面圖形，并進行插值著色處理。 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).*si n(t);z=si n(s);subplot(2,2,1); mesh(x,y,z); title(未著色的圖形);subplot(2,2,2);surf(x,y,z);title(shading faceted (缺省);subplot(2,2,3);sur

21、f(x,y,z);shadi ng flat; title(shading flat);subplot(2,2,4);surf(x,y,z);shadi ng in terp; title(shadi ng in terp);運行結(jié)果有:實驗七低層繪圖操作二、實驗內(nèi)容1. 建立一個圖形窗口，使之背景顏色為紅色，并在窗口上保留原有的菜單項，而且在按下鼠標(biāo)器的左鍵之后顯示出Left Button Pressed 字樣。解：M文件如下：clc;hf=figure(color,1 0 0,.Win dowButto nDow nFcn,disp(Left Button Pressed.);運行結(jié)果：左

22、擊鼠標(biāo)后：2. 先利用默認屬性繪制曲線y=x2e2x，然后通過圖形句柄操作來改變曲線的顏色、線型和線寬,并利用文件對象給曲線添加文字標(biāo)注。解：M文件：clc;x=-2:0.01:2;y=x.A2.*exp(2*x);h=plot(x,y);set(h,color,0.4,0.2,0.5,li nestyle,-,.li newidth,2);text(1.5,1.5A2*exp(2*1.5),leftarrow xA2exp(2x),fo ntsize,9);運行結(jié)果：3. 利用曲面對象繪制曲面v(x,t)=10e -0.01xsin(2000 n t-0.2x+ n )。解：M文件：clc;

23、x=0:0.1:2*pi;x,t=meshgrid(x);v=10*exp(-0.01*x).*si n(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%按任意鍵繼續(xù)set(hs,FaceColor,flat);text(0,0,0,曲面);運行結(jié)果：按任意鍵繼續(xù):4. 以任意位置子圖形式繪制出正弦、余弦

24、、正切和余切函數(shù)曲線。5. 生成一個圓柱體，并進行光照和材質(zhì)處理。解：M文件：x,y,z=cylinder(3,500);%cylinder 是生成柱體的函數(shù)surf(x,y,z);title(圓柱體的光照和材料處理);Xlabel(X-axis);Ylabel(Y-axis);Zlabel(Z-axis);axis(-5,5,-5,5,0,1)grid off;light(Color,r,Positio n,-4,0,0,style,i nfin ite);shadi ng in terp;material shiny;view(0,10);lighti ng phong;axis off;

25、運行結(jié)果：實驗八數(shù)據(jù)處理與多項式計算一、實驗?zāi)康?. 掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析的方法。2. 掌握數(shù)值插值與曲線擬合的方法及其應(yīng)用。3. 掌握多項式的常用運算。二、實驗內(nèi)容1. 利用MATLAB提供的rand函數(shù)生成30000個符合均勻分布的隨機數(shù)，然后檢驗隨機數(shù)的性質(zhì)：(1) 均值和標(biāo)準方差。(2) 最大元素和最小元素。(3) 大于0.5的隨機數(shù)個數(shù)占總數(shù)的百分比。解：M文件：clc;x=ra nd(1,30000);mu=mean(x) % 求這30000個均勻分布隨機數(shù)的平均值sig=std(x) %求其標(biāo)準差d iy=length(find(x0.5); %找出大于 0.5 數(shù)的個數(shù)p=y/3

26、0000%大于0.5的所占百分比運行結(jié)果：mu =sig =P =2. 將100個學(xué)生5門功課的成績存入矩陣P中，進行如下處理：(1) 分別求每門課的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號。(2) 分別求每門課的平均分和標(biāo)準方差。(3) 5門課總分的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號。(4) 將5門課總分按從大到小順序存入zcj中，相應(yīng)學(xué)生序號存入xsxh。提示：上機調(diào)試時，為避免輸入學(xué)生成績的麻煩，可用取值范圍在45,95之間的隨機矩陣來表示學(xué)生成績。解：M文件：clc;t=45+50*ra nd(100,5);P=fix(t); %生成100個學(xué)生5門功課成績x,l=max(P)%x為每門課最高分行向量,

27、1為相應(yīng)學(xué)生序號y,k=mi n(P)%y為每門課最低分行向列,k為相應(yīng)學(xué)生序號 mu=mea n(P)%每門課的平均值行向量sig=std(P)%每門課的標(biāo)準差行向量s=sum(P ,2)%5門課總分的列向量X,m=max(s)%5 門課總分的最高分 X與相應(yīng)學(xué)生序號m Y,n=min(s)%5門課總分的最低分 Y與相應(yīng)學(xué)生序號nzcj,xsxh=sort(s)%zcj為5門課總分從大到小排序，相應(yīng)學(xué)生序號xsxh運行結(jié)果：3某氣象觀測得某日6:0018:00之間每隔2h的室內(nèi)外溫度(0C )如實驗表1所示。實驗表1室內(nèi)外溫度觀測結(jié)果(C)時間h681012141618室內(nèi)溫度t118.02

28、0.022.025.030.028.024.0室外溫度t215.019.024.028.034.032.030.0試用三次樣條插值分別求出該日室內(nèi)外6:3018:30之間每隔2h各點的近似溫度(0C)。解：M文件：clc;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)%室內(nèi)的3次樣條插值溫度T2=interp1(h,t2,spline)%室外的3次樣條插值溫度運行結(jié)果：T1 =Colu mns 1 through 340.00

29、000000000070344.00000000000113048.000000000001705Colu mns 4 through 654.00000000000288564.00000000000588360.000000000004512Colu mn 752.000000000002444T2 =Columns 1 through 334.00000000000028442.00000000000090252.000000000002444Colu mns 4 through 660.00000000000451272.00000000000940868.00000000000750

30、3Colu mn 764.0000000000058834. 已知Igx在1,101區(qū)間10個整數(shù)采樣點的函數(shù)值如實驗表2所示。實驗表2 Igx在10個采樣點的函數(shù)值x 1112131415161718191101Igx 01.04141.32221.49141.61281.70761.78531.85131.90851.95102.0043試求Igx的5次擬合多項式p(x)，并繪制出Igx和p(x)在1,101區(qū)間的函數(shù)曲線。解：M文件：x=1:10:101;y=Ig10(x);P=polyfit(x,y,5)y1=polyval(P ,x);plot(x,y,:o,x,y1,-*)運行結(jié)果

31、：Warning: Polyno mial is badly con diti on ed. Add points with dist inct Xvalues, reduce the degree of the polyno mial, or try cen teri ngand scali ng as described in HELP POLYFIT. In polyfit at 80P =0.0000-0.00000.0001-0.00580.1537-0.1326(這里出現(xiàn)警告是提示不必用_5價函數(shù)就已經(jīng)可以完美擬合了，是可以降價擬合。)在1,101的區(qū)間函數(shù)圖像5. 有 3 個多項式 P1(x)=x4+2x3+4x2+5，P2(x)=x+2，P3(x)=x2+2x+3，試進行下列操作：(1) 求 P(x)=P 1(x)+P 2(x)P 3(x)。(2) 求P(x)的根。(3) 當(dāng)x取矩陣A的每一元素時，求 P(x)的值。其中：(4) 當(dāng)以矩陣A為自變量時，求 P(x)的值。其中A的值與第題相同。