武汉理工大学Matlab课程设计第五套

课程设计任务书学生姓名:向华东专业班级:电信1302指导教师:桂林工作单位:武汉理工大学题目:Matlab运算与应用设计5（1）提供实验室机房及其Matlab6.5以上版本软件；（2）《MATLAB教程》学习。要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求):（1）选择一本《MATLAB教程》，认真学习该教程的全部内容，包括基本使用方法、数组运算、矩阵运算、数学运算、程序设计、符号计算、图形绘制、GUI设计等内容；（2）对该套综合题的10道题，进行理论分析，针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表）。（3）对实验结果进行分析和总结；（4）要求阅读相关参考文献不少于5篇；（5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。时间安排:(1)布置课程设计任务,查阅资料,学习《MATLAB教程》十周；(2)进行编程设计一周；(3)完成课程设计报告书一周；指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要.....................................................11.MATLAB软件功能简介.....................................22.设计题目：Matlab运算与应用5...........................33.题目分析...............................................43.1试题1.............................................................................................43.2试题2.............................................................................................53.3试题3.............................................................................................73.4试题4.............................................................................................73.5试题5...........................................................................................123.6试题6...........................................................................................133.7试题7...........................................................................................143.8试题8...........................................................................................143.9试题9...........................................................................................153.10试题10......................................................................................164.课程设计心得..........................................175.参考文献：............................................181摘要MATLABMATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。关键词：Matlab矩阵编程武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书21.MATLAB软件功能简介MATLAB的名称源自MatrixLaboratory,1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛的应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。MATLAB软件包括五大通用功能，数值计算功能（Nemeric）、符号运算功能（Symbolic）、数据可视化功能（Graphic）、数字图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点，一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。目前，Mathworks公司已推出30多个应用工具箱。MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值及优化、数值统计和随机信号分析、电路与系统、系统动力学、图像处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统以及财政金融等众多领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB应用：MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：①数值分析②数值和符号计算③工程与科学绘图④控制系统的设计与仿真武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书3⑤数字图像处理⑥数字信号处理⑦通讯系统设计与仿真⑧财务与金融工程MATLAB的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB函数集）扩展了MATLAB环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。2.设计题目：Matlab运算与应用51.已知t=linspace(0,2*pi,6)，求t的正弦和正弦的绝对值。2.绘制函数xxey在10x时的曲线。3.已知a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5],a1=logical([101]),a2=logical([110]),b=a1,求a(a1,a2)和a(b)。4.分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。（1）X=0:0.25:3;Y=X.*exp(-X);plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);（2）A=zeros(3,4)A(:)=-5:6L=abs(A)4islogical(L)X=A(L)（3）A=[1:5;6:10]pow2(A)（4）A=zeros(3,2)A(:)=10:14A=A*(1+i)A1=A.’;B1=A’;（5）A=ones(2,3)B=ones(3)C=randn(4)D=diag(C)E=repmat(C,1,3)5.计算101.0235xxy在x=0.1与10处的值。武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书46.求函数333131211n,n=100的值。7.求1500个元素的随机数向量A中大于0.5的元素个数。8.用图形表示连续调制波形)9sin()sin(tty,运行下面的程序，观察结果，并简单说明。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)')9.已知方程组1231231233xx2x9-5xx+3x5xx4x8，用矩阵除法来解线性方程组。10．已知-1yecos(t)，其中t的范围是[010]，计算y的微分和积分并给出曲线图。3.题目分析3.1试题1已知t=linspace(0,2*pi,6)，求t的正弦和正弦的绝对值。理论分析这是利用matlab处理数值运算，这其中要用到linspace（）等函数。程序代码武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书5图1总结：注意到matlab中的pi与有误差，而且数字与因式相乘要使用乘法符号'*'.通过这个计算，我了解到matlab有处理数据计算的功能。3.2试题2绘制函数xxey在10x时的曲线。理论分析利用MATLAB软件绘制曲线图。在这里用到的是plot命令。熟悉使用plot命令。程序代码及图片如下武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书6图2总结plot命令是很好使用的命令。他可以很方便的画出所需区域的函数图像。甚至可以很轻松的描绘处函数运算之后以及符合函数的图像。武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书73.3试题3已知a=[1,3,0;2,0,1;4,6,5],a1=logical([101]),a2=logical([110]),b=a1,求a(a1,a2)和a(b)。理论分析这道题目中用到logical（）函数，关键是要理解logical函数的功能。程序代码图3总结：logical函数为逻辑类运算，产生0,1的矩阵，abs()为绝对值函数3.4试题4分析下面每条指令的功能并运行，观察执行结果。（1）指令分析X=0:0.25:3;%产生一组自变量数据Y=X.*exp(-X);%数组的乘法plot(X,Y),xlabel(‘x’),ylabel(‘y’),title(‘y=x*exp(-x)’);武汉理工大学《Matlab应用》课程设计说明书8%将函数视图划并表明x，y轴和标题执行结果：图4（2）指令分析A=zeros(3,4)%定义一个3*4的全零矩阵A(:)=-5:6%将元素-5到6按列取出生成3行4列数组L=abs(A)4%绝对值大于4的值变为1，小于等于4的为0islogical(L)%判断L是不是逻辑数X=A(L)%L中为逻辑数在A中相同位置的元素取出组成一