MATLAB实验指导书(2013)要点

MATLAB提供了强大的帮助系统以供用户使用。在碰到MATLAB使用的各种相关问题时，查阅MATLAB帮助系统往往可以找到相应的解决办法和答案。对于初学者，尤其需要重视帮助系统的使用。

MATLAB带有各种可利用的帮助系统，包括： （1） 纯文本帮助

（2） “导航/浏览器交互界面”帮助 （3） PDF帮助

（4） 演示帮助和PDF帮助

其中，纯文本帮助和“导航/浏览器交互界面”帮助是常用的帮助系统。

三、 实验内容

1、指令窗的基本操作

完成以下实验内容，把相关结果以截屏方式保存：

（1）使用值：x=10, y=3，用MATLAB进行以下计算，并用计算器检验结果： a. u=x+y b. v=xy c. w=x/y d. s=5sin(2y)

（2）使用clear指令清除当前所有内存变量，使用clc清除指令窗的显示结果。 （3）指令窗显示方式的操作

a、在指令窗中输入if（或for、while）等关键词，观察其颜色； b、在指令窗中输入s='hello'，观察其颜色、

c、指令行中的标点符号：运行指令x＝3＋2，分别在最后加上和不加上分号，观察并记录其结果的区别。

2、Current Directory、路径设置器和文件管理

（1）在E盘新建一个文件夹并把其设置为当前目录。截屏相关过程结果并保存。 （2）在E盘新建一个文件夹并把其加入搜索路径。截屏相关过程结果并保存。 （3）逐步按照以下步骤进行并记录各个步骤的结果：

1） 在指令窗中输入clear指令； 2） 在指令窗中输入cow，并运行； 3） 在指令窗中输入cow=21，并运行； 4） 再次在指令窗中输入cow，并运行；

5） 再次在指令窗中输入clear指令后，输入cow；

6） 使用M文件编辑器新建一个M文件，在该文件中输入一条指令： x＝2。保存在当前目录下，命名为cow.m。

7） 再次在指令窗中输入cow，并运行；

8） 把cow.m暂时移动到另一个无关的文件夹，如“我的文档”。 9） 再次在指令窗中输入cow，并运行；

10） 把cow.m再次剪切，移动到（2）建立的搜索路径的文件夹中，并确认该文件夹已加入到搜索路径中。

11） 再次在指令窗中输入cow，并运行。

以上各个步骤是否验证了MATLAB对cow的搜索次序？

3、Workspace Browser和Array Editor （1） 运行以下指令：

3

clear;

x=-8:0.5:8;

y=x'; X=ones(size(y))*x; Y=y*ones(size(x)); R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps; Z=sin(R)./R;

（2） 保存全部变量为数据文件Mydata.mat；在对应文件夹中找到该文件，截屏后保存

结果；

（3） 使用clear清除变量X和Y； （4） 删除全部内存变量；

（5） 把Mydata.mat的所有变量再次装入内存。

4、Editor/Debugger和脚本编写初步

把以下指令编写为M脚本文件，并运行：

t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,'-r',t,y0,':b',t,-y0,':b')

grid

5、帮助系统的使用

（1）使用help指令查找zeros函数的作用。

（2）在指令窗口中输入sin，用鼠标选中此指令，并使用鼠标右键弹出菜单，选中help on

selection。你发现了什么？此方法也是查询函数注释的有效方法，请牢记。

四、 实验报告要求

1、简述实验目的、实验原理及其要点；

2、把实验过程中的结果以截屏方式保存并打印出来，按实验步骤附在实验报告中，并对所得结果进行分析和解释。

3、 总结实验中的主要结论，记录心得体会。

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实验二 符号计算

一、 实验目的

1、 掌握符号对象和符号表达式的创建方法； 2、掌握符号表达式和符号函数的操作方法； 3、掌握符号微积分的基本方法； 4、掌握符号积分变换的基本方法。 二、实验内容

1、符号对象及其定义方法

（1）分别定义数字类常数和符号类常数3?，计算两类数字之间的差（提示：参考教材[例 2.1-1]）

（2）使用syms函数定义符号变量x、y、z，并由此定义符号表达式

11??f?2x?y3?sin?5?22?z? ?2、 利用MATLAB帮助系统，查阅函数numden的用法。写出使用numden函数求解表达式

xy?的分子和分母的MATLAB指令，并根据求解结果写出其表达式。 x?yx?y3、 使用limit函数求极限lim4、 使用diff函数对

sinx。

x?0xcosx求微分 1?x?akk?0?k5、 对函数f(k)?{ ， 当a为正实数时，求?f(k)z。（提示：参考教材[例

0k?0k?02.3-8]，）

6、 使用int函数求以下不定积分和定积分：

（1）

101dx； （2）?x?1tlntdt

7、求f(t)?eu(t)的傅里叶变换，并用反变换验算。 7、 实验报告要求

1、简述实验目的、实验原理及其要点；

2、把实验过程中的结果以截屏方式保存并打印出来，按实验步骤附在实验报告中，并对所得结果进行分析和解释。

3、总结实验中的主要结论，记录心得体会。

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实验三 数值数组及其运算

一、实验目的

1、掌握一维数组的创建方法；掌握一维数组子数组的寻访和赋值方法； 2、掌握二维数组的创建方法；掌握二维数组子数组的寻访和赋值方法； 3、掌握数组的各种运算，理解数组运算和矩阵运算的区别。

二、实验原理

1、数组的创建和寻访

数值数组（Numeric Array）和数组运算（Array Operations）始终是MATLAB的核心内容。自MATLAB5.x版起，由于其“面向对象”的特征，这种数值数组（以下简称为数组）成为了MATALB最重要的一种内建数据类型（Built-in Data Type），而数组运算就是定义在这种数据结构上的方法（Method）。

数组是指实数或复数组成的长方阵列（Array），可以是一维、二维、三维或更高的维数。不同维数的数组创建和访问的方法有相同之处，也有不同之处。

一维数组的创建方法有：（1）逐个输入法；（2）冒号生成法；（3）定数线性采样法；（4）定数对数生成法。对于一维数组的寻访，常用的有以下几种类型：（1）x(3)； （2）x([1 2 5]) ；（3）x(1:3) ；（4）x(3:end) ；（5）x(3:-1:1) ；（6）x(find(x>0.5)) ；（7）x([1 2 3 4 4 3 2 1]) 。在这里假设x是长度为5的一维数组。

二维数组则是由实数或复数排列称矩形而成。二维数组和矩阵在数据结构上相同；一个矩形阵列是二维数组或矩阵取决于所使用的运算符号。二维数组的创建方法有：（1）直接输入法，用于生成较小数组；（2）利用M文件创建和保存数组，用于经常要调用的数组，尤其是较大而且复杂的数组。对于二维数组的寻访，常用的有以下几种类型：（1）全下标标识法，如A(2,3)；（2）单下标标识法，如A(10)，这种方法比较少用；（3）单下标全元素标识，如A(:)，指的是A的各列按先左后右的次序、首尾相接排成“一维长列”后，得到的一维数组的全部元素，其结果是一个一维列数组；类似地，也需注意A(r,:)、A(:,c)的含义。（4）“逻辑1”标识。

在MATLAB中，提供了相关的函数用作常用的标准数组的生成，如全0数组、全1数组、单位矩阵、对角阵、均匀分布的随机数组、正态分布的随机数组等，都有相关的生成函数。

对于一些数组的特殊操作，MATLAB也提供了相应的操作函数。如提取对角元素或生成对角阵、逆时针旋转二维数组90度、提取数组下三角部分、提取数组上三角部分等，都有相应的函数。在应用中注意利用这些函数，可以事半功倍。

2、数组运算

数组运算是指无论在数组上施加什么运算（加减乘除或函数），总认定那种运算对被运算数组中的每个元素平等地实施同样的操作。数组运算包括加、减、乘、除、乘方等，除加减外，数组之间进行乘、除、乘方都必须在运算符号前加“.”，否则视为矩阵运算。此外，数组运算还包括转置、关系运算和逻辑运算。

除了以运算符号执行数组运算外，也可以对数组施加函数，以函数形式进行数组运算。如对数组X执行函数f的运算：f(X)?[f(xij)]m?n，其中X为m行n

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