MATLAB实验指导书第一次实验.docx
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MATLAB实验指导书第一次实验
MATLAB上机指导书
昆明理工大学机电学院
刘孝保
2013年3月
实验一MATLAB工作环境熟悉及简单命令的执行
一、实验目的：
熟悉MATLAB的工作环境，学会使用MATLAB进行一些简单的运算。
二、实验内容：
MATLAB的启动和退出，熟悉MATLAB的桌面（Desktop），包括菜单（Menu）、工具条（Toolbar）、命令窗口（CommandWindow）、历史命令窗口、工作空间（Workspace）等；完成一些基本的矩阵操作；学习使用在线帮助系统。
三、实验步骤：
1、启动MATLAB，熟悉MATLAB的桌面。
2、在命令窗口执行命令完成以下运算，观察workspace的变化，记录运算结果。
（1）（365-522-70）3
（2）>>area=pi*2.5^2
（3）已知x=3，y=4，在MATLAB中求z：
（4）将下面的矩阵赋值给变量m1,在workspace中察看m1在内存中占用的字节数。
m1=
执行以下命令
>>m1（2,3）
>>m1（11）
>>m1（:
3）
>>m1（2:
3,1:
3）
>>m1（1,4）+m1（2,3）+m1（3,2）+m1（4,1）
（5）执行命令>>helpabs
查看函数abs的用法及用途，计算abs（3+4i）
（6）执行命令
>>x=0:
0.1:
6*pi;
>>y=5*sin（x）;
>>plot（x,y）
（6）运行MATLAB的演示程序，>>demo，以便对MATLAB有一个总体了解。
四、思考题
1、以下变量名是否合法？
为什么？
（1）x2
（2）3col
（3）_row
（4）for
2、求以下变量的值，并在MATLAB中验证。
（1）a=1:
2:
5;
（2）b=[a'a'a'];
（3）c=a+b（2,:
）
实验二函数的编写及调试
一、实验目的：
掌握MATLAB函数编写及调试方法。
二、实验内容：
1、启动MATLAB后，点击File|New|M-File，启动MATLAB的程序编辑及调试器（Editor/Debugger），编辑以下程序，点击File|Save保存程序，注意文件名最好用英文字符。
点击Debug|Run运行程序，在命令窗口查看运行结果，程序如有错误则改正。
注：
数论中一个有趣的题目：
任意一个正整数，若为偶数，则用2除之，若为奇数，则与3相乘再加上1。
重复此过程，最终得到的结果为1。
如：
21
3105168421
63105168421
运行下面的程序，按程序提示输入n=1,2,3,5,7等数来验证这一结论。
%classic"3n+1"problemfromnumbertheory.
while1
n=input（'Entern,negativequits:
'）;
ifn<=0
break
end
a=n;
whilen>1
ifrem（n,2）==0
n=n/2;
else
n=3*n+1;
end
a=[a,n];
end
a
end
三、思考题（选做一题作为作业）
1、用对分法求解方程
在[0，1]内的解，并验证，在程序中统计出对分次数。
提示：
先将原方程转化成
的形式。
对分法的基本思想是：
一个一元方程f（x）=0，若f（x1）*f（x2）<0，则在[x1,x2]区间内有实数解。
取该区间的中点xm=（x1+x2）/2，判定f（x1）和f（x2）二者中哪一个与f（xm）异号，若f（x1）*f（xm）<0，则解存在的区间缩小为[x1,xm]，否则解存在的区间缩小为[xm,x2]。
重复这样的步骤，直到区间的长度小于一个可以接受的小数（比如1e-10）,则认为中点即是原方程的解。
2、编写一个函数，计算下面函数的值，给出标量x的值，调用该函数后，返回y的值。
function[y]=myfun1（x）
选择一些数据测试你编写的函数。
3、编程求满足
的最小m值。
实验三符号计算
一、计算符号表达式
在
处的值
二、设
为符号变量，
，
，试进行如下运算。
（1）
，
（2）
，
（3）对
进行因式分解
三、指出下面各条语句的输出结果
>>f=sym（'2*u'）;
>>subs（f,'u',2）
>>f2=subs（f,'u','u+2'）
>>a=3;
>>subs（f2,'u',a+2）
>>subs（f2,'u','a+2'）
>>symsxy
>>f3=subs（f,'u',x+y）
>>subs（f3,[x,y],[1,2]）
>>subs（f3,[x,y],[x+y,x+y]）
>>f=sym（'2*u'）;
四、化简
五、因式分解：
预习MATLAB图形绘制基础
一、实习目的
1、进一步熟悉M文件调试过程
2、熟练掌握MATLAB二维曲线的绘制
3、掌握图形的修饰
二、实习内容
1、基本命令：
plot（数据作图、函数作图）,ezplot（简易作图），fplot（简易作图）
（1）plot（x,y,’s’）s用来表示色彩、线型、点型
例3.1用plot绘制y=sinx/x的图形
x=-2*pi:
pi/10:
2*pi;
y=sin（x）./x;%准备数据
plot（x,y）%用plot作图
注意x=0处的图形
例3.2x=-2*pi:
pi/10:
2*pi;
x=x+（x==0）*eps;
y=sin（x）./x;%（准备数据,处理分母零点））
plot（x,y）%（用plot作图）：
例3.3画出
包罗线。
t=（0:
pi/100:
pi）;
y1=sin（t）;y=-sin（t）;
y2=sin（t）.*sin（9*t）;t3=pi*（0:
9）/9;
y3=sin（t3）.*sin（9*t3）;
plot（t,y1,'r:
',t,y,'r:
',t,y2,'b',t3,y3,'bo'）,axis（[0,pi,-1,1]）
gtext（‘该点数值x’）
运行结果见图3-1。
（2）ezplot用作图：
ezplot（‘sin（x）/x’,[-4*pi,4*pi]）
运行结果如图3-2
（3）fplot用作图：
fplot（‘sin（x）/x’,[-2*pi,2*pi]）
图3-1
图3-2
2、基本绘图控制参数：
设置线型、线色、数据点形
（1）、曲线点型、线色允许设置值
线型
符号
-
：
-.
--
含义
实线
虚线
点划线
双划线
线色
符号
b
g
r
c
m
y
k
w
含义
蓝
绿
红
青
品红
黄
黑
白
（2）、数据点形常用设置值
符号
.
o
x
+
*
s
d
p
含义
实心黑点
空心圆圈
叉字符
十字符
八线符
方块符
菱形符
五角星符
（3）、坐标轴控制（axis）、分格线（grid）
（4）、图形标注：
坐标轴名（label）、图形标题（title）、图例（legend）、图形说明（text,gtext）,格式如下：
title（‘s’）书写图形标题
xlabel（‘s’）横坐标轴名
ylabel（‘s’）纵坐标轴名
legend（‘s1’,’s2’,…）绘制曲线所用线型、色彩、或数据点型图例
text（x1,y1,’s’）在图面（x1,y1）坐标处书写字符注释
gtext（‘s’）用鼠标选择书写字符注释的位置
（5）、常用坐标控制命令
指令
含义
指令
含义
axisoff
取消轴背景
axisequal
纵、横轴采用等长刻度
axison
使用轴背景
axisimage
同上且坐标框紧贴数据范围
axis（v）
v=[x1,x2,y1,y2,z1,z2]
人工设定范围
axissquare
产生正方形坐标系
（6）、多次叠绘、子图
holdon使当前轴及图形保持而不被刷新，准备接受此后将绘制的新曲线。
holdoff使当前轴及图形不再具备不被刷的性质。
hold是否具备不被刷的性质的双向开关。
subplot（m,n,k）图形窗中有m×n幅子图，k是子图的编号。
3、三维曲线绘图
（1）基本命令：
plot3（x,y,z,’s’）%s为线色、线形、点形
plot3（x1,y1,z1,’s1’,….xn,yn,zn,’sn’）
例3.5
t=-2*pi:
0.01:
2*pi;
x=2*cos（t）;y=2*sin（t）,z=3*t;%（准备数据）
plot3（x,y,z,’r:
’）;%（用plot3作图）
（2）三维曲面作图
1）三维网格命令（mesh）
例3.6x=-1:
0.05:
1;y=x;
[x,y]=meshgrid（x,y）;
z=x.^2+2*y.^2;
mesh（x,y,z）
运行结果如图3-4。
图3-3
2）三维表面命令surf
例3.7
x=-1:
0.05:
1;y=x;
[x,y]=meshgrid（x,y）;
z=x.^2+2*y.^2;
surf（x,y,z）
运行结果如图3-5。
图3-4
3）基本三维命令的几个改进命令
meshc（带等高线的网线图）
surfc（带等高线的曲面图）
4）、三维视图的可视效果控制
view,rotate3d,rotate
5）、图形的透视（hidden）
图形颜色的遮掩shading。
hiddenon使图形消隐（透视）。
hiddenoff关闭消隐（此为默认状态）。
shading用于曲面颜色不匀时的均衡处理，使用格式为。
shadinginterp对网眼内采用匀色处理，使色彩自然连贯。
shadingfaceted对网眼颜色不做特殊处理，但加深网线黑色，这种格式有较强的表现力，是默认格式。
4、球面（sphere）及柱面（cylinder）的表达
（1）sphere（n）绘制分格线条数为n的单位球面。
例3.8sphere（50）%绘制分格线条数为50的单位球面，运行结果如图3-6。
图3-5
（2）cylinder（r,n）绘制半径为r分格线条数为n的旋转柱面（曲面），纵坐标为0到1。
R为母线的描述。
例3.9cylinder（5,30），运行结果如图3-7。
（3）[x,y,z]=sphere（n）,[x,y,z]=cylinder（r,n），分别为读取球面及柱面的数据。
图3-6
5、特殊图形：
直方图hist、饼图pie、条形图bar、矢量图feather、等高线contour。
三、实习步骤
（1）plot指令的使用
在commmand窗口键入以下指令：
X=1:
10
Y=[12345678]
Z=1:
-1:
-10
Plot（x）
Plot（y）
Plot（x,z）
观察指令窗及图形窗中的结果。
（2）subplot指令的使用；采样点数对绘图的影响的理解；title、axis指令的使用
键入所以下指令：
t1=（0:
11）/11*pi;
y1=sin（t1）.*sin（9*t1）;
t2=（0:
100）/100*pi;
y2=sin（t2）.*sin（9*t2）;
subplot（2,2,1）,plot（t1,y1,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图
（1）'）
subplot（2,2,2）,plot（t2,y2,'r.'）,axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图
（2）'）
subplot（2,2,3）,plot（t1,y1,t1,y1,'r.'）
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（3）'）
subplot（2,2,4）,plot（t2,y2）
axis（[0,pi,-1,1]）,title（'子图（4）'）
观察指令窗及图形窗中的结果。
（3）图形交互指令的使用
①、在
（2）的四个子图上用ginput指令分别获取其峰值；
②、在
（2）的四个子图中的子图1上用gtext指令将“不太完整的离散图形”字符串放置到图形上。
在子图2上用gtext指令将“完整的离散图形”字符串放置到图形上。
在子图3上用gtext指令将“失真的连续图形”字符串放置到图形上。
在子图4上用gtext指令将“正确的连续图形”字符串放置到图形上。
（4）其它绘图指令的使用及精细指令的使用
键入所以下指令：
clf;t=6*pi*（0:
100）/100;y=1-exp（-0.3*t）.*cos（0.7*t）;
tt=t（find（abs（y-1）>0.05））;ts=max（tt）;
plot（t,y,'r-','linewidth',3）
axis（[-inf,6*pi,0.6,inf]）
set（gca,'xtick',[2*pi,4*pi,6*pi],'ytick',[0.95,1,1.05,max（y）]）
gridon
title（'\ity=1-e^{-\alphat}cos{\omegat}'）
text（13.5,1.2,'\fontsize{12}{\alpha}=0.3'）
text（13.5,1.1,'\fontsize{12}{\omega}=0.7'）
holdon;plot（ts,0.95,'bo','markersize',10）;holdoff
cell_string{1}='\fontsize{12}\uparrow';
cell_string{2}='\fontsize{16}\fontname{隶书}镇定时间';
cell_string{3}='\fontsize{6}';
cell_string{4}=['\fontsize{14}\rmt_{s}='num2str（ts）];
text（ts,0.85,cell_string）
xlabel（'\fontsize{14}\bft\rightarrow'）
ylabel（'\fontsize{14}\bfy\rightarrow'）
观察指令窗及图形窗中的结果。
（5）提高部分
本实习要求事先编写好解决下面问题的程序，然后上机输入程序并调试运行程序。
A、绘制曲线sa（t）=sin（x）/x,其中
（注意：
x=0处需要特别处理）
B、画出
的曲线（t的取值范围是0到2
），在x轴上标上0.5，1.2和4.5三个刻度。
在y轴上标0.2，1.0，3.5三个刻度。
用xlabel在横轴下标上t;用ylabel在y轴左侧标y在图上用“小红圈”标出第一次使y=0.6的那点位置，并要求在该点旁边用12号字，斜体标出其横坐标。
四、实习要求：
1、进一步熟悉和掌握MATLAB的编程及调试。
2、掌握二维图形的绘制。
3、掌握图形交互指令的使用。
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