工程软件-实验一：MATLAB操作基础与绘图

目录

一、实验目的：

二、实验器材：

三、实验内容及结果

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。

2. 已知

​编辑

求下列表达式的值：

A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）

A*B和A.*B

A^3和A.^3

A/B及B\A

[A,B]和[A（[1，3]，：）；B^2]

3. 设有矩阵A和B

​编辑

求它们的矩阵乘积C；

将矩阵C的右下角3*2子矩阵赋给D；

察看Matlab工作空间的使用情况。

4. 在MATLAB中完成下列操作：

查找Matlab中生成随机数方法的相关资料并建立5*6随机矩阵A，其元素为[100,200]范围内的满足均匀分布的伪随机整数；

将矩阵A的所有行号与列号相同的元素加30；

5.在两幅子图上分别绘制下列两个曲线，要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，曲线为红色实线：

(1)​编辑

(2) ​编辑

 6. 绘制三维圆柱螺旋线，​编辑，要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，螺旋线为蓝色虚线。

四、思考题

根据x2a+y225-a2=1​编辑绘制平面曲线，并分析参数a对其形状的影响。

 程序设计：

一、实验目的：

1.熟悉Matlab命令窗口的组成。

2.掌握建立矩阵的方法。

3.掌握Matlab各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。

4.掌握使用Matlab二维数据曲线和三维曲面图。

5.掌握Matlab帮助文档的使用方法。

二、实验器材：

安装MATLAB软件的PC机

三、实验内容及结果

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

程序设计： 

z1=(2*sin(85*pi/180))/(1+exp(2))
x=[2 1+2i;-0.45 5];
z2=0.5*log(x+sqrt(1+x*x))
save all; %保存全部变量
whos  %显示空间使用情况

实验结果： 

2. 已知

求下列表达式的值：

1. A+6*B和A-B+I（其中I为单位矩阵）

2. A*B和A.*B

3. A^3和A.^3

4. A/B及B\A

5. [A,B]和[A（[1，3]，：）；B^2]

 程序设计：

clc;
clear;
A=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7];
B=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7];
I=eye(size(A));%生成与A同维度单位矩阵
X1=A+6*B
X2=A-B+I
X3=A*B
X4=A.*B
X5=A^3
X6=A.^3
X7=A/B
X8=B\A
X9=[A,B]
X10=[A([1,3],:); B^2]

实验结果：

3. 设有矩阵A和B

1. 求它们的矩阵乘积C；

2. 将矩阵C的右下角3*2子矩阵赋给D；

3. 察看Matlab工作空间的使用情况。

 程序设计：

clc;
clear;
A=[1 2 3 4 5;6 7 8 9 10;11 12 13 14 15;16 17 18 19 20;21 22 23 24 25];
B=[3 0 16;17 -6 9;0 23 -4;9 7 0;4 13 11];
C=A*B
D=C(3:5,2:3)%将矩阵C的第三行到第五行，第2列到第3列的值赋予D
whos

 实验结果：

空间使用情况：

4. 在MATLAB中完成下列操作：

1. 查找Matlab中生成随机数方法的相关资料并建立5*6随机矩阵A，其元素为[100,200]范围内的满足均匀分布的伪随机整数；

2. 将矩阵A的所有行号与列号相同的元素加30；

 程序设计：

clc;
clear;
A=100+(200-100)*randi(5,6)
%生成5行6列且范围是100—200的随机整数矩阵
x=A+30*eye(size(A))
%eye（size（A））生成与A同维度单位矩阵

 实验结果：

5.在两幅子图上分别绘制下列两个曲线，要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，曲线为红色实线：

(1)

(2)

程序设计：

r = 1;%半径
xc =0;%圆心横坐标
yc =0;%圆心纵坐标
theta = linspace(0,2*pi);
%返回包含0和2*pi之间的100个等间距点的行向量。
x1= r*cos(theta) + xc;
y1= r*sin(theta) + yc;
subplot(2,1,1),plot(x1,y1,'-R')
% '-R' 是红色实线。
xlabel('X');ylabel('Y');
title('X^2+Y^2=1');grid
axis equal
%沿每个坐标轴使用相同的数据单位长度。
t=0:0.01:1;
x2=t.^2;
y2=5*t.^3;
subplot(2,1,2),plot(x2,y2,'-R')
xlabel('X');ylabel('Y');
title('X=t^2,y=5t^3');grid

实验结果：

 6. 绘制三维圆柱螺旋线，，要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，螺旋线为蓝色虚线。

 程序设计：

clc
clear
t=1:0.01:100;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=t;
plot3(x,y,z,'--b');
%'--b'线条为蓝色虚线
title('三维圆柱螺旋线');
xlabel('X'),ylabel('Y'),zlabel('Z');grid;

实验结果：

四、思考题

根据x2a+y225-a2=1绘制平面曲线，并分析参数a对其形状的影响。

 程序设计：

xc=0;
yc=0;
a=1;                   %参数，修改a的值观察图形变化
c=sqrt(a);                %长半轴
d=sqrt(25-a.^2);            %短半轴
theta=0:0.01:2*pi;
x=xc+c*cos(theta);
y=yc+d*sin(theta);
plot(x,y,'g','linewidth',2);grid
title('a=5时，平面曲线的形状');
xlabel('X'),ylabel('Y');
axis equal

实验结果及分析：

 分析：当 a 的值从 0 到 5 变化时，纵坐标 y 值从±5 趋向至 0，横坐标 X 值从零 趋向至±根号 5，图像形状从一个与 X 轴垂直的直线段，变为 Y 值绝对值大于 X 值的椭圆，又变为 Y 值绝对值小于 X 值的椭圆，最后变为与 X 轴平行的直线段