MATLAB是一种广泛应用于科学计算、数据分析、工程建模和算法开发的强大工具。福州大学的MATLAB基础实验指导书旨在帮助学生掌握其基本操作和编程技巧。以下是对实验内容的详细说明:
实验一主要关注MATLAB的基础知识,包括矩阵操作、数值计算以及基本编程。
1. 矩阵操作是MATLAB的核心,如创建矩阵A并进行各种操作。例如,通过索引获取矩阵部分元素,使用`A(2:5, [1, 3, 5])`可以提取指定行和列的元素;删除元素使用`A(7,:) = []`;矩阵元素加常数使用`A = A + 30`;查询矩阵大小和维数用`size(A)`和`ndims(A)`;提取右下角3*2子矩阵使用`A(end-2:end, end-1:end)`;输出指定范围的数组则用`linspace(-5, 5)`。
2. 数学计算如角度转换和三角函数,例如`x = -74*pi/180`和`y = 27*pi/180`,然后利用MATLAB的数学函数`sin`、`tan`进行计算。
3. 循环结构可以用来计算函数在多个点的值,如`for a = -3:0.1:3, disp(0.3*sin(0.3*a)+a); end`。
4. 矩阵的算术运算,如点乘`.*`、乘法`*`、幂运算`.^`、除法`/`和反除`\`,以及矩阵组合和拆分。例如,`A*B`、`A.*B`、`A^3`、`A.^3`、`A/B`、`B\A`、`[A,B]`和`[A([1,3]);B^2]`。
5. 复数运算,如`a = 1+2i`和`b = -3+4i`,可以使用MATLAB的复数函数`conjugate`和`exp`计算`a+b`。
实验二涉及MATLAB的程序设计,包括编写函数m文件和基本程序控制。
1. 加密算法可以通过循环和取余运算实现,如`encrypted_num = mod(num + 7, 10)`,然后交换数字位置。
2. 工资计算可以使用条件语句和计算逻辑,例如`if`、`else if`、`else`结构,以及`hours > 120`、`hours < 60`等情况的判断。
3. π的近似值计算可使用循环和向量运算,如`sum(1./sqrt(1:n))`。
4. 寻找满足特定条件的n值,可以使用循环结构,如`while`循环,直到找到符合条件的n为止。
5. 迭代公式可以通过循环迭代实现,迭代停止条件和次数限制,如`while abs(x_new - x_old) > 1e-5 && iter < 500`,并对比迭代结果和精确值。
实验三涉及MATLAB的图形绘制,涵盖二维、三维图形以及图形标注和颜色设定。
1. 使用`plot`、`plot3`、`mesh`和`surf`函数绘制不同类型的曲线和曲面,如指数函数、周期函数等。
2. 同一坐标系下绘制多条曲线,通过`hold on`保持当前图形,使用不同颜色和线型;子图绘制可通过`subplot`,并结合`bar`、`scatter`函数。
3. 利用`bar`、`stairs`、`stem`和`loglog`函数以不同图形形式展示数据。
4. 极坐标图的绘制,如圆的极坐标形式`polar(theta, r)`。
5. 三维曲线和图形的绘制,如`surf`和`meshgrid`结合绘制曲面,`quiver`用于绘制向量场。
这些实验涵盖了MATLAB的基本操作和编程技能,是学习和掌握MATLAB的基石。通过实际操作和练习,学生能够更好地理解并运用MATLAB解决实际问题。