《MATLAB與工程計算》課程實驗指導(dǎo)書

《MATLAB與工程計算》課堂實驗指導(dǎo)書課程中文名稱：MATLAB與工程計算課程英文名稱：MATLABandCalculationforEngineers課程編號：021070030適用專業(yè)：交通工程學(xué)時數(shù)：總學(xué)時：24，其中理論學(xué)時：12，實驗學(xué)時：12學(xué)分?jǐn)?shù)：1.5分課程類別：專業(yè)課程應(yīng)開課學(xué)期：第四學(xué)期實驗一：MATLAB系統(tǒng)環(huán)境與運算基礎(chǔ)實驗類型：上機實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗要求：無一、實驗?zāi)康?．掌握啟動和退出MATLAB的方法；2．掌握MATLAB操作界面的組成及基本用法；3．掌握MATLAB建立矩陣的方法；4．掌握MATLAB表達(dá)式的書寫規(guī)則及常用函數(shù)的使用方法。二、實驗內(nèi)容1．MATLAB概貌；2．MATLAB系統(tǒng)環(huán)境的準(zhǔn)備；3．MATLAB操作界面；4．MATLAB基本操作；5．MATLAB數(shù)值數(shù)據(jù)；6．MATLAB矩陣的表示；7．變量及其操作；8．MATLAB常用內(nèi)部函數(shù)；9．MATLAB運算；10．字符串三、儀器設(shè)備微型計算機、MATLAB軟件四、實驗原理、方法、手段和步驟實驗原理：MATLAB軟件基本原理。實驗方法：通過MATLAB軟件輸入命令，查閱返回結(jié)果。實驗步驟：1．練習(xí)MATLAB軟件啟動方式、退出方式；2．熟悉MATLAB軟件的操作界面組成；3．練習(xí)MATLAB設(shè)置搜索路徑的方式；4．練習(xí)命令行、續(xù)行符號、注釋符號的使用；5．練習(xí)MATLAB軟件幫助系統(tǒng)的使用；6．練習(xí)定義不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)；7．練習(xí)科學(xué)記數(shù)法的表示方式；8．練習(xí)矩陣的建立方式；9．練習(xí)冒號表達(dá)式；10．練習(xí)矩陣元素的引用；11．練習(xí)變量和賦值語句；12．練習(xí)常用數(shù)學(xué)函數(shù)；13．練習(xí)算術(shù)運算、關(guān)系運算、邏輯運算；14．練習(xí)字符串輸入。五、實驗結(jié)果處理根據(jù)MATLAB軟件界面返回的結(jié)果綜合判斷輸入的程序命令是否正確，依據(jù)錯誤提示命令修改編制的程序。六、實驗注意事項1．注意實驗室（機房）用電安全；2．注意正確操作微型計算機；3．注意命令行符號“，”、“；”、“空格”的異同；4．注意續(xù)行符號的正確書寫；5．注意help和lookfor命令的異同。6．注意冒號表達(dá)式的寫法；7．注意區(qū)分下標(biāo)和序號引用方式的異同；8．注意預(yù)定義變量設(shè)定的符號選?。?．注意區(qū)分?jǐn)?shù)學(xué)函數(shù)中角度和弧度的差異。七、預(yù)習(xí)與思考題1．啟動MATLAB系統(tǒng)環(huán)境，完成下列操作。（1）在MATLAB命令行窗口輸入以下命令后，觀察工作區(qū)窗口的內(nèi)容。x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);（2）在工作區(qū)窗口右擊變量x、y，再在快捷菜單中選擇“刪除”命令將它們刪除。2．先建立自己的工作文件夾，再將自己的工作文件夾設(shè)置到MATLAB搜索路徑下，再試驗用help命令能否查到自己的工作文件夾。3．先求下列表達(dá)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）（2），其中，。（3），其中（4），當(dāng)a取-3.0，-2.9，-2.8，…，2.8，2.9，3.0時，求各點的函數(shù)值。4．已知，求下列表達(dá)式的值。（1）A*B、B*A和A.*B。（2）A^3和A^.3。（3）A/B和B\A。（4）[A,B]和[A([1,3],:);B^2]

實驗二：MATLAB矩陣處理實驗類型：上機實驗學(xué)時：2學(xué)時實驗要求：無一、實驗?zāi)康?．掌握生成特殊矩陣的方法；2．掌握矩陣處理的方法；3．掌握用矩陣求逆法解線性方程組的方法。二、實驗內(nèi)容1．特殊矩陣；2．矩陣變換；3．矩陣求值；4．矩陣的特征值與特征向量三、儀器設(shè)備微型計算機、MATLAB軟件四、實驗原理、方法、手段和步驟實驗原理：MATLAB軟件基本原理。實驗方法：通過MATLAB軟件輸入命令，查閱返回結(jié)果。實驗步驟：1．練習(xí)通用的特殊矩陣；2．練習(xí)專門學(xué)科的特殊矩陣；3．練習(xí)對角陣與三角陣；4．練習(xí)矩陣的轉(zhuǎn)置與旋轉(zhuǎn)；5．練習(xí)矩陣的逆；6．練習(xí)矩陣求值；7．練習(xí)矩陣的特征值與特征向量。五、實驗結(jié)果處理根據(jù)MATLAB軟件界面返回的結(jié)果綜合判斷輸入的程序命令是否正確，依據(jù)錯誤提示命令修改編制的程序。六、實驗注意事項1．注意實驗室（機房）用電安全；2．注意正確操作微型計算機；3．注意均勻分布和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)的異同；4．注意建立對角陣和三角陣函數(shù)的異同；5．注意求解矩陣特征值和特征向量3種形式的異同。七、預(yù)習(xí)與思考題1．建立一個5×5矩陣，求它的行列式值、跡、秩和范數(shù)。2．已知求A的特征值及特征向量，并分析其數(shù)學(xué)意義。

實驗三：MATLAB程序流程控制實驗類型：上機實驗學(xué)時：4學(xué)時實驗要求：無一、實驗?zāi)康?．掌握順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法；2．掌握選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法；3．掌握循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法。二、實驗內(nèi)容1．M文件；2．程序控制結(jié)構(gòu)；3．函數(shù)文件三、儀器設(shè)備微型計算機、MATLAB軟件四、實驗原理、方法、手段和步驟實驗原理：MATLAB軟件基本原理。實驗方法：通過MATLAB軟件輸入命令，查閱返回結(jié)果。實驗步驟：1．練習(xí)M文件的建立與打開；2．練習(xí)數(shù)據(jù)的輸入與輸出；3．練習(xí)if語句結(jié)構(gòu)；4．練習(xí)switch語句結(jié)構(gòu)；5．練習(xí)for語句結(jié)構(gòu)；6．練習(xí)while語句結(jié)構(gòu)。五、實驗結(jié)果處理根據(jù)MATLAB軟件界面返回的結(jié)果綜合判斷輸入的程序命令是否正確，依據(jù)錯誤提示命令修改編制的程序。六、實驗注意事項1．注意實驗室（機房）用電安全；2．注意正確操作微型計算機；3．注意區(qū)分腳本文件和函數(shù)文件的異同；4．注意區(qū)分多分支if語句結(jié)構(gòu)；5．注意區(qū)分for語句的循環(huán)方式。七、預(yù)習(xí)與思考題1．已知，其中，求y的值。2．求分段函數(shù)的值。用if語句實現(xiàn)，分別輸出x=5.0，-3.0，1.0，2.0，2.5，3.0，5.0時的y值。3．已知利用循環(huán)結(jié)構(gòu)求y的近似值。當(dāng)n分別取100、1000、10000時，結(jié)果是多少？

實驗四：MATLAB數(shù)據(jù)分析與多項式計算實驗類型：上機實驗學(xué)時：2學(xué)時實驗要求：無一、實驗?zāi)康?．掌握數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析的方法；2．掌握多項式的常用運算；3．掌握數(shù)據(jù)插值與曲線擬合的方法及應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容1．?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計分析；2．多項式計算三、儀器設(shè)備微型計算機、MATLAB軟件四、實驗原理、方法、手段和步驟實驗原理：MATLAB軟件基本原理。實驗方法：通過MATLAB軟件輸入命令，查閱返回結(jié)果。實驗步驟：1．練習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，包括最大值與最小值、求和與求積、平均值和中值、累加和與類乘積、標(biāo)準(zhǔn)差與相關(guān)系數(shù)、排序；2．練習(xí)多項式計算功能，包括多項式的四則運算、導(dǎo)函數(shù)、求值、求根；3．練習(xí)數(shù)據(jù)插值，包括一維數(shù)據(jù)插值、二維數(shù)據(jù)插值；4．練習(xí)曲線擬合。五、實驗結(jié)果處理根據(jù)MATLAB軟件界面返回的結(jié)果綜合判斷輸入的程序命令是否正確，依據(jù)錯誤提示命令修改編制的程序。六、實驗注意事項1．注意實驗室（機房）用電安全；2．注意正確操作微型計算機；3．注意數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析函數(shù)中dim取值1和2的異同；4．注意區(qū)分累加和與累乘積的概念；5．注意多項式加減運算中將多項式次數(shù)補充相同。七、預(yù)習(xí)與思考題1．利用MATLAB提供的rand函數(shù)生成3