MATLAB)课后实验答案[1]

MATLAB)课后实验答案1实验一 MATLAB运算基础1. 先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。(1) (2) ，其中(3) (4) ，其中t=0:0.5:2.5解：M文件:z1=2*sin(85*pi/180)/(1+exp(2)x=2 1+2*i;-.45 5;z2=1/2*log(x+sqrt(1+x2) a=-3.0:0.1:3.0;z3=(exp(0.3.*a)-exp(-0.3.*a)./2.*sin(a+0.3)+log(0.3+a)./2)t=0:0.5:2.5;z4=(t=0&t=1&t=2&t=A&ch=Z);ch(k)=ch =123d4e56g9实验二 MATLAB矩阵分析与处理1. 设有分块矩阵，其中E、R、O、S分别为单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角阵，试通过数值计算验证。解: M文件如下；5. 下面是一个线性方程组：(1) 求方程的解。(2) 将方程右边向量元素b3改为0.53再求解，并比较b3的变化和解的相对变化。(3) 计算系数矩阵A的条件数并分析结论。解： M文件如下：实验三 选择结构程序设计1. 求分段函数的值。用if语句实现，分别输出x=-5.0,-3.0,1.0,2.0,2.5,3.0,5.0时的y值。解：M文件如下：2. 输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A、B、C、D、E。其中90分100分为A，80分89分为B，79分79分为C，60分69分为D，60分以下为E。要求：(1) 分别用if语句和switch语句实现。(2) 输入百分制成绩后要判断该成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。解：M文件如下3. 硅谷公司员工的工资计算方法如下：(1) 工作时数超过120小时者，超过部分加发15%。(2) 工作时数低于60小时者，扣发700元。(3) 其余按每小时84元计发。试编程按输入的工号和该号员工的工时数，计算应发工资。解：M文件下实验四 循环结构程序设计1. 根据，求的近似值。当n分别取100、1000、10000时，结果是多少？要求：分别用循环结构和向量运算（使用sum函数）来实现。解：M文件如下：运行结果如下：2. 根据，求：(1) y3时的最大n值。(2) 与(1)的n值对应的y值。解：M文件如下：3. 考虑以下迭代公式：其中a、b为正的学数。(1) 编写程序求迭代的结果，迭代的终止条件为|xn+1-xn|10-5，迭代初值x0=1.0，迭代次数不超过500次。(2) 如果迭代过程收敛于r，那么r的准确值是，当(a,b)的值取(1,1)、(8,3)、(10,0.1)时，分别对迭代结果和准确值进行比较。解：M文件如下：运算结果如下；5. 若两个连续自然数的乘积减1是素数，则称这两个边疆自然数是亲密数对，该素数是亲密素数。例如，23-1=5，由于5是素数，所以2和3是亲密数，5是亲密素数。求2,50区间内：(1) 亲密数对的对数。(2) 与上述亲密数对对应的所有亲密素数之和。解：M文件：实验五 函数文件4. 设，编写一个MATLAB函数文件fx.m，使得调用f(x)时，x可用矩阵代入，得出的f(x)为同阶矩阵。解：函数fx.m文件：function f= fx(x)%fx fx求算x矩阵下的f(x)的函数值A=0.1+(x-2).2;B=0.01+(x-3).4;f=1./A+1./B;命令文件：clc;x=input(输入矩阵x=);f=fx(x)运算结果：5. 已知(1) 当f(n)=n+10ln(n2+5)时，求y的值。(2) 当f(n)=12+23+34+.+n(n+1)时，求y的值。解：(1)函数f.m文件:function f=f(x)f=x+10*log(x2+5);命令文件：clc;n1=input(n1=);n2=input(n2=);n3=input(n3=);y1=f(n1);y2=f(n2);y3=f(n3);y=y1/(y2+y3)(2).函数g.m文件function s= g(n)for i=1:ng(i)=i*(i+1);ends=sum(g);命令文件：clc;n1=input(n1=);n2=input(n2=);n3=input(n3=);y1=g(n1);y2=g(n2);y3=g(n3);y=y1/(y2+y3)实验八 数据处理与多项式计算2. 将100个学生5门功课的成绩存入矩阵P中，进行如下处理：(1) 分别求每门课的最高分、最低分及相应学生序号。(2) 分别求每门课的平均分和标准方差。(3) 5门课总分的最高分、最低分及相应学生序号。(4) 将5门课总分按从大到小顺序存入zcj中，相应学生序号存入xsxh。提示：上机调试时，为避免输入学生成绩的麻烦，可用取值范围在45,95之间的随机矩阵来表示学生成绩。解：M文件：clc;t=45+50*rand(100,5);P=fix(t); %生成100个学生5门功课成绩x,l=max(P) %x为每门课最高分行向量,l为相应学生序号y,k=min(P)%y为每门课最低分行向列,k为相应学生序号mu=mean(P) %每门课的平均值行向量sig=std(P) %每门课的标准差行向量s=sum(P,2) %5门课总分的列向量X,m=max(s)%5门课总分的最高分X与相应学生序号mY,n=min(s)%5门课总分的最低分Y与相应学生序号nzcj,xsxh=sort(s) %zcj为5门课总分从大到小排序，相应学生序号xsxh 运行结果：3. 某气象观测得某日6:0018:00之间每隔2h的室内外温度（0C）如实验表1所示。实验表1 室内外温度观测结果（0C）时间h 6 8 10 12 14 16 18室内温度t1 18.0 20.0 22.0 25.0 30.0 28.0 24.0室外温度t2 15.0 19.0 24.0 28.0 34.0 32.0 30.0试用三次样条插值分别求出该日室内外6:3018:30之间每隔2h各点的近似温度（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)%室内的3次样条插值温度T2=interp1(h,t2,spline)%室外的3次样条插值温度 运行结果：4. 已知lgx在1,101区间10个整数采样点的函数值如实验表2所示。实验表2 lgx在10个采样点的函数值x 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101lgx 0 1.0414 1.3222 1.4914 1.6128 1.7076 1.7853 1.8513 1.9085 1.9510 2.0043试求lgx的5次拟合多项式p(x)，并绘制出lgx和p(x)在1,101区间的函数曲线。解：M文件：x=1:10:101;y=lg10(x);P=polyfit(x,y,5)y1=polyval(P,x);plot(x,y,:o,x,y1,-*) 5. 有3个多项式P1(x)=x4+2x3+4x2+5，P2(x)=x+2，P3(x)=x2+2x+3，试进行下列操作：(1) 求P(x)=P1(x)+P2(x)P3(x)。(2) 求P(x)的根。(3) 当x取矩阵A的每一元素时，求P(x)的值。其中 ：(4) 当以矩阵A为自变量时，求P(x)的值。其中A的值与第(3)题相同。 解：M文件：clc;clear;p1=1,2,4,0,5;p2=1,2;p3=1,2,3;p2=0,0,0,p2;p3=0,0,p3;p4=conv(p2,p3); %p4是p2与p3的乘积后的多项式 np4=length(p4); np1=length(p1);p=zeros(1,np4-np1) p1+p4 %求p(x)=p1(x)+p2(x)x=roots(p) %求p(x)的根A=-1 1.2 -1.4;0.75 2 3.5;0 5 2.5;y=polyval(p,A) %x取矩阵A的每一元素时的p(x)值 实验九 数值微积分与方程数值求解1. 求函数在指定点的数值导数。实验六 高层绘图操作3. 已知在-5x5区间绘制函数曲线。解：M文件：clc;x=-5:0.01:5;y=(x+sqrt(pi)/(exp(2).*(x0);plot(x,y)2. 用数值方法求定积分。(1) 的近似值。(2) 解：M文件：clc;clear;f=inline(sqrt(cos(t.2)+4*sin(2*t).2+1);I1=quad(f,0,2*pi) g=inline(log(1+x)./(1+x.2);I2=quad(g,0,2*pi) 运行结果：3. 分别用3种不同的数值方法解线性方程组。解：M文件：clc;clear;A=6 5 -2 5;9 -1 4 -1;3 4 2 -2;3 -9 0 2;b=-4 13 1 11;x=Aby=inv(A)*bL,U=lu(A);z=U(Lb) 运行结果：4. 求非齐次线性方程组的通解。解：M文件clc;clear;format ratA=2 7 3 1;3 5 2 2;9 4 1 7;b=6 4 2;x,y=line_solution(A,b) ：。5. 求代数方程的数值解。(1) 3x+sinx-ex=0在x0=1.5附近的根。(2) 在给定的初值x0=1，y0=1，z0=1下，求方程组的数值解。解：M文件：function g=f(x)g=3*x+sin(x)-exp(x);clc;clear;fzero(f,1.5) (2). M文件： function F=fun(X)x=X(1);y=X(2);z=X(3);F(1)=sin(x)+y2+log(z)-7;F(2)=3*x+2-z3+1;F(3)=x+y+z-5;X=fsolve(myfun,1,1,1,optimset(Display,off)运行结果：6. 求函数在指定区间的极值。(1) 在(0,1)内的最小值。(2) 在0,0附近的最小值点和最小值。解：M文件：function f=g(u)x=u(1); y=u(2); f=2*x.3+4*x.*y3-10*x.*y+y.2;clc;clear;format longf=inline(x3+cos(x)+x*log(x)/exp(x);x,fmin1=fminbnd(f,0,1)U,fmin2=fminsearch(g,0,0)8. 求微分方程组的数值解，并绘制解的曲线。 解： 令y1=x,y2=y,y3=z; 这样方程变为:,自变量是tM文件：function xdot=sys(x,y)xdot=y(2)*y(3);-y(1)*y(3);-0.51*y(1)*y(2); clc;clear;t0=0;tf=8;x,y=ode23(sys,t0,tf,0,1,1)plot(x,y) 实验十 符号计算基础与符号微积分一、1. 已知x=6,y=5，利用符号表达式求提示：定义符号常数x=sym(6)，y=sym(5)。解：M文件：clear all;clc;x=sym(6);y=sym(5);z=(1+x)/(sqrt(3+x)-sqrt(y) 运行结果：2. 分解因式。(1) x4-y4(2) 5135解：M文件：clear all;clc;syms x y;t=sym(5135);a=x4-y4;factor(a)factor(t) 运行结果：5. 用符号方法求下列极限或导数。解：M文件：clear all;clc;syms x t a y z;f1=(x*(exp(sin(x)+1)-2*(exp(tan(x)-1)/sin(x)3; %(1)limit(f1)f2=(sqrt(pi)-sqrt(acos(x)/sqrt(x+1); %(2)limit(f2,x,-1,right)y=(1-cos(2*x)/x; %(3)y1=diff(y)y2=diff(y,2)A=ax t3;t*cos(x) log(x); %(4)Ax1=diff(A,x,1)At2=diff(A,t,2)Axt=diff(Ax1,t)f=(x2-2*x)*exp(-x2-z2-x*z); %(5)Zx=-diff(f,x)/diff(f,z)dfxz=diff(diff(f,x),z);x=sym(0);z=sym(1);eval(dfxz) %符号运算返回数值运行结果：6. 用符号方法求下列积分。解：M文件：clear;clc;x=sym(x); f1=1/(1+x4+x8); %(1)f2=1/(asin(x)2/sqrt(1-x2); %(2)f3=(x2+1)/(x4+1); %(3)f4=exp(x)*(1+exp(x)2; %(4)F1=int(f1)F2=int(f2)F3=int(f3,0,inf)F4=int(f4,0,log(2) 运行结果： 20 / 20