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1、matlab 课后习题及答案详解 第 1 章 MATLAB 概论 1.1 与其他计算机语言相比较，MATLAB 语言突出的特点是什么？ MATLAB 具有功能强大、使用方便、输入简捷、库函数丰富、开放性强等特点。 1.2 MATLAB 系统由那些部分组成？ MATLAB 系统主要由开发环境、MATLAB 数学函数库、 MATLAB 语言、图形功能和应用程序接口五个部分组 成。 1.3 安装 MATLAB 时，在选择组件窗口中哪些部分必须勾选，没有勾选的部分以后如何补安装？ 在安装MATLAB时，安装内容由选择组件窗口中个复选框是否被勾选来决定，可以根据自己的需要选择 安装内容，但基本平台（即M
2、ATLAB选项）必须安装。第一次安装没有选择的内容在补安装时只需按照安装 的过程进行，只是在选择组件时只勾选要补装的组件或工具箱即可。 1.4 MATLAB 操作桌面有几个窗口？如何使某个窗口脱离桌面成为独立窗口？又如何将脱离出去的窗口 重新放置到桌面上？ 在 MATLAB 操作桌面上有五个窗口，在每个窗口的右上角有两个小按钮，一个是关闭窗口的Close 按钮， 一个是可以使窗口成为独立窗口的Undock 按钮，点击Undock 按钮就可以使该窗口脱离桌面成为独立窗口， 在独立窗口的view 菜单中选择Dock , 菜单项就可以将独立的窗口重新防止的桌面上。 1.5 如何启动M文件编辑 / 调
3、试器？ 在操作桌面上选择“建立新文件”或“打开文件”操作时，M文件编辑 / 调试器将被启动。在命令窗口中 键入 edit命令时也可以启动M文件编辑 / 调试器。 1.6 存储在工作空间中的数组能编辑吗？如何操作？ 存储在工作空间的数组可以通过数组编辑器进行编辑：在工作空间浏览器中双击要编辑的数组名打开数 组编辑器，再选中要修改的数据单元，输入修改内容即可。 1.7 命令历史窗口除了可以观察前面键入的命令外，还有什么用途？ 命令历史窗口除了用于查询以前键入的命令外，还可以直接执行命令历史窗口中选定的内容、将选定的 内容拷贝到剪贴板中、将选定内容直接拷贝到M文件中。 1.8 如何设置当前目录和搜索
4、路径，在当前目录上的文件和在搜索路径上的文件有什么区别？ 当前目录可以在当前目录浏览器窗口左上方的输入栏中设置，搜索路径可以通过选择操作桌面的file 菜单中的Set Path菜单项来完成。在没有特别说明的情况下，只有当前目录和搜索路径上的函数和文件能 够被 MATLAB运行和调用，如果在当前目录上有与搜索路径上相同文件名的文件时则优先执行当前目录上的 文件，如果没有特别说明，数据文件将存储在当前目录上。 1.9 在 MATLAB 中有几种获得帮助的途径？ matlab 课后习题及答案详解 在 MATLAB 中有多种获得帮助的途径： （1）帮助浏览器：选择view 菜单中的Help 菜单项或选
5、择Help 菜单中的 MATLAB Help 菜单项可以打开 帮助浏览器； （2）help 命令：在命令窗口键入“help ” 命令可以列出帮助主题，键入“help 函数名”可以得到指 定函数的在线帮助信息； （3）lookfor命令：在命令窗口键入“lookfor 关键词” 可以搜索出一系列与给定关键词相关的命令和 函数 （4）模糊查询：输入命令的前几个字母，然后按Tab 键，就可以列出所有以这几个字母开始的命令和 函数。 注意：lookfor和模糊查询查到的不是详细信息，通常还需要在确定了具体函数名称后用help 命令显示 详细信息。 第 2 章 MATLAB 矩阵运算基础 2.1 在 M
6、ATLAB 中如何建立矩阵 194 375 ，并将其赋予变量a？ a=5 7 3;4 9 1 2.2 有几种建立矩阵的方法？各有什么优点？ 可以用四种方法建立矩阵： 直接输入法，如a=2 5 7 3，优点是输入方法方便简捷； 通过 M文件建立矩阵，该方法适用于建立尺寸较大的矩阵，并且易于修改； 由函数建立，如y=sin(x)，可以由 MATLAB 的内部函数建立一些特殊矩阵； 通过数据文件建立，该方法可以调用由其他软件产生数据。 2.3 在进行算术运算时，数组运算和矩阵运算各有什么要求？ 进行数组运算的两个数组必须有相同的尺寸。进行矩阵运算的两个矩阵必须满足矩阵运算规则，如矩阵 a 与 b 相
7、乘（ a*b）时必须满足a 的列数等于b 的行数。 2.4 数组运算和矩阵运算的运算符有什么区别？ 在加、减运算时数组运算与矩阵运算的运算符相同，乘、除和乘方运算时，在矩阵运算的运算符前加一 个点即为数组运算，如a*b 为矩阵乘， a.*b 为数组乘。 2.5 计算矩阵 897 473 535 与 638 976 242 之和。 a=5 3 5;3 7 4;7 9 8; matlab 课后习题及答案详解 b=2 4 2;6 7 9;8 3 6; a+b ans = 7 7 7 9 14 13 15 12 14 2.6 求 i 44i 93i 49i 67i 23 i 57i 41i 72i 5
8、3i 84 x的共轭转置。 x=4+8i 3+5i 2-7i 1+4i 7-5i;3+2i 7-6i 9+4i 3-9i 4+4i; x ans = 4.0000 - 8.0000i 3.0000 - 2.0000i 3.0000 - 5.0000i 7.0000 + 6.0000i 2.0000 + 7.0000i 9.0000 - 4.0000i 1.0000 - 4.0000i 3.0000 + 9.0000i 7.0000 + 5.0000i 4.0000 - 4.0000i 2.7 计算 572 396 a 与 864 142 b 的数组乘积。 a=6 9 3;2 7 5; b=2
9、4 1;4 6 8; a.*b ans = 12 36 3 8 42 40 2.8 “左除”与“右除”有什么区别？ 在通常情况下，左除x=ab 是 a*x=b 的解，右除x=b/a 是 x*a=b 的解，一般情况下，abb/a 。 2.9 对于BAX，如果 753 467 294 A， 28 26 37 B，求解X。 A=4 9 2;7 6 4;3 5 7; B=37 26 28; matlab 课后习题及答案详解 X=AB X = -0.5118 4.0427 1.3318 2.10 已知： 987 654 321 a，分别计算a 的数组平方和矩阵平方，并观察其结果。 a=1 2 3;4 5
10、 6;7 8 9; a.2 ans = 1 4 9 16 25 36 49 64 81 a2 ans = 30 36 42 66 81 96 102 126 150 2.11 463 521 a， 263 478 b，观察a与b之间的六种关系运算的结果。 a=1 2 3;4 5 6; b=8 7 4;3 6 2; ab ans = 0 1 0 1 0 1 a=b ans = matlab 课后习题及答案详解 0 1 0 1 0 1 a a a=b ans = 0 0 0 0 0 0 a=b ans = 1 1 1 1 1 1 2.12 7. 0802.05a，在进行逻辑运算时，a相当于什么样的
11、逻辑量。 相当于 a=1 1 0 1 1。 2.13 在 sin(x)运算中，x是角度还是弧度？ 在 sin(x)运算中， x 是弧度， MATLAB 规定所有的三角函数运算都是按弧度进行运算。 2.14 角度604530x，求x的正弦、余弦、正切和余切。 x=30 45 60; x1=x/180*pi; sin(x1) ans = matlab 课后习题及答案详解 0.5000 0.7071 0.8660 cos(x1) ans = 0.8660 0.7071 0.5000 tan(x1) ans = 0.5774 1.0000 1.7321 cot(x1) ans = 1.7321 1.0
12、000 0.5774 2.15 用四舍五入的方法将数组2.4568 6.3982 3.9375 8.5042取整。 b=2.4568 6.3982 3.9375 8.5042; round(b) ans = 2 6 4 9 2.16 矩阵 728 365 219 a，分别对a进行特征值分解、 奇异值分解、 LU分解、QR分解及 Chollesky分解。 v,d=eig(a,b) v = -0.4330 -0.2543 -0.1744 -0.5657 0.9660 -0.6091 -0.7018 0.0472 0.7736 d = 13.5482 0 0 0 4.8303 0 0 0 3.621
13、6 a=9 1 2;5 6 3;8 2 7; u,s,v=svd(a) matlab 课后习题及答案详解 u = -0.5601 0.5320 -0.6350 -0.4762 -0.8340 -0.2788 -0.6779 0.1462 0.7204 s = 15.5234 0 0 0 4.5648 0 0 0 3.3446 v = -0.8275 0.3917 -0.4023 -0.3075 -0.9156 -0.2592 -0.4699 -0.0907 0.8781 l,u=lu(a) l = 1.0000 0 0 0.5556 1.0000 0 0.8889 0.2041 1.0000
14、u = 9.0000 1.0000 2.0000 0 5.4444 1.8889 0 0 4.8367 q,r=qr(a) q = -0.6903 0.3969 -0.6050 -0.3835 -0.9097 -0.1592 -0.6136 0.1221 0.7801 r = -13.0384 -4.2183 -6.8260 0 -4.8172 -1.0807 0 0 3.7733 matlab 课后习题及答案详解 c=chol(a) c = 3.0000 0.3333 0.6667 0 2.4267 1.1447 0 0 2.2903 2.17 将矩阵 57 24 a、 38 17 b和 2
15、6 95 c组合成两个新矩阵： （1）组合成一个4 3 的矩阵，第一列为按列顺序排列的a 矩阵元素，第二列为按列顺序排列的b 矩阵 元素，第三列为按列顺序排列的c 矩阵元素，即 237 912 685 574 （2）按照 a、b、c 的列顺序组合成一个行矢量，即 296531877254 a=4 2;5 7; b=7 1;8 3; c=5 9;6 2; % (1) d=a(:) b(:) c(:) d = 4 7 5 5 8 6 2 1 9 7 3 2 % (2) e=a(:);b(:);c(:) e = 4 5 2 7 7 8 1 3 5 6 9 2 或利用（ 1）中产生的d e=resha
16、pe(d,1,12) matlab 课后习题及答案详解 ans = 4 5 2 7 7 8 1 3 5 6 9 2 第 3 章数值计算基础 3.1 将(x-6)(x-3)(x-8) 展开为系数多项式的形式。 a=6 3 8; pa=poly(a); ppa=poly2sym(pa) ppa = x3-17*x2+90*x-144 3.2 求解多项式x 3-7 x 2+2x+40 的根。 r=1 -7 2 40; p=roots(r); -0.2151 0.4459 0.7949 0.2707 3.3 求解在x=8 时多项式 (x-1)(x-2) (x-3)(x-4) 的值。 p=poly(1
17、2 3 4); polyvalm(p,8) ans = 840 3.4 计算多项式乘法(x 2+2x+2)( x 2+5x+4) 。 c=conv(1 2 2,1 5 4) c = 1 7 16 18 8 3.5 计算多项式除法(3x 3+13x2+6x+8)/( x+4)。 d=deconv(3 13 6 8,1 4) d = 3 1 2 matlab 课后习题及答案详解 3.6 对下式进行部分分式展开： 27243 64523 2345 234 xxxxx xxxx a=1 3 4 2 7 2; b=3 2 5 4 6; r,s,k=residue(b,a) r = 1.1274 + 1.
18、1513i 1.1274 - 1.1513i -0.0232 - 0.0722i -0.0232 + 0.0722i 0.7916 s = -1.7680 + 1.2673i -1.7680 - 1.2673i 0.4176 + 1.1130i 0.4176 - 1.1130i -0.2991 k = 3.7 计算多项式9514124 234 xxxx的微分和积分。 p= 4 -12 -14 5 9; pder=polyder(p); pders=poly2sym(pder) pint=polyint(p); pints=poly2sym(pint) pders = 12*x2-24*x-14
19、 pints = x4-4*x3-7*x2+5*x matlab 课后习题及答案详解 3.8 解方程组 6 6 13 622 1143 092 x。 a=2 9 0;3 4 11;2 2 6; b=13 6 6; x=ab x = 7.4000 -0.2000 -1.4000 3.9 求欠定方程组 5 8 6539 4742 x的最小范数解。 a=2 4 7 4;9 3 5 6; b=8 5; x=pinv(a)*b %伪逆 x = -0.2151 0.4459 0.7949 0.2707 3.10 有一组测量数据如下表所示，数据具有y=x 2 的变化趋势，用最小二乘法求解y。 x 1 1.5
20、 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 y -1.4 2.7 3 5.9 8.4 12.2 16.6 18.8 26.2 x=1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 y=-1.4 2.7 3 5.9 8.4 12.2 16.6 18.8 26.2 e=ones(size(x) x.2 c=ey x1=1:0.1:5; matlab 课后习题及答案详解 y1=ones(size(x1) x1.2*c; plot(x,y,ro,x1,y1,k) %平面线图 3.11 矩阵 943 457 624 a，计算 a 的行列式和逆矩阵。 a=4 2 -6;7 5 4 ;3 4 9; ad=d
21、et(a) ai=inv(a) ad = -64 ai = -0.4531 0.6562 -0.5937 0.7969 -0.8437 0.9062 -0.2031 0.1562 -0.0937 3.12 y=sin(x) ，x从 0 到 2 ，x=0.02，求y的最大值、最小值、均值和标准差。 x=0:0.02*pi:2*pi; y=sin(x); ymax=max(y) ymin=min(y) ymean=mean(y) ystd=std(y) matlab 课后习题及答案详解 ymax = 1 ymin = -1 ymean = 2.2995e-017 ystd = 0.7071 3.1
22、3 54321x，108642y，计算x的协方差、y的协方差、x与y的互协方差。 x=1 2 3 4 5; y=2 4 6 8 10; cx=cov(x) cy=cov(y) cxy=cov(x,y) cx = 2.5000 cy = 10 cxy = 2.5000 5.0000 5.0000 10.0000 3.14 参照例 3-20 的方法，计算表达式 22 e10 53yx yxz的梯度并绘图。 v = -2:0.2:2; x,y = meshgrid(v); %产生 “格点 “ 矩阵 z=10*(x.3-y.5).*exp(-x.2-y.2); px,py = gradient(z,.
23、2,.2); % 近似梯度 contour(x,y,z) %等位线 hold on matlab 课后习题及答案详解 quiver(x,y,px,py) %二维方向箭头图 hold off 3.15 有一正弦衰减数据y=sin(x).*exp(-x/10)，其中 x=0:pi/5:4*pi，用三次样条法进行插值。 x0=0:pi/5:4*pi; y0=sin(x0).*exp(-x0/10); x=0:pi/20:4*pi; y=spline(x0,y0,x); %样条插值 plot(x0,y0,or,x,y,b) 第 4 章符号数学基础 4.1 创建符号变量有几种方法？ MATLAB 提供了
24、两种创建符号变量和表达式的函数：sym和 syms。 sym用于创建一个符号变量或表达式，用法如x=sym(x) 及 f=sym( x+y+z) ，syms 用于创建多个 符号变量，用法如syms x y z。 f=sym(x+y+z) 相当于 syms x y z f= x+y+z 4.2 下面三种表示方法有什么不同的含义？ （1）f=3*x2+5*x+2 （2）f=3*x2+5*x+2 （3）x=sym(x) f=3*x2+5*x+2 （1）f=3*x2+5*x+2 表示在给定x 时，将 3*x2+5*x+2的数值运算结果赋值给变量f ，如果没有给定x 则指示错误信息。 （2）f=3*x2
25、+5*x+2 表示将字符串 3*x2+5*x+2赋值给字符变量f ，没有任何计算含义，因此也不对字符串中的内容做任何 matlab 课后习题及答案详解 分析。 （3）x=sym(x) f=3*x2+5*x+2 表示 x 是一个符号变量， 因此算式 f=3*x2+5*x+2就具有了符号函数的意义，f 也自然成为符号变量了。 4.3 用符号函数法求解方程at 2+b* t+c=0。 r=solve(a*t2+b*t+c=0,t) r = 1/2/a*(-b+(b2-4*a*c)(1/2) 1/2/a*(-b-(b2-4*a*c)(1/2) 4.4 用符号计算验证三角等式： sin(1)cos(2)
26、-cos(1)sin(2) =sin(1-2) syms phi1 phi2; y=simple(sin(phi1)*cos(phi2)-cos(phi1)*sin(phi2) y = sin(phi1-phi2) 4.5 求矩阵 2221 1211 aa aa A的行列式值、逆和特征根。 syms a11 a12 a21 a22; A=a11,a12;a21,a22 AD=det(A) % 行列式 AI=inv(A) % 逆 AE=eig(A) % 特征值 A = a11, a12 a21, a22 AD = a11*a22-a12*a21 matlab 课后习题及答案详解 AI = -a2
27、2/(-a11*a22+a12*a21), a12/(-a11*a22+a12*a21) a21/(-a11*a22+a12*a21), -a11/(-a11*a22+a12*a21) AE = 1/2*a11+1/2*a22+1/2*(a112-2*a11*a22+a222+4*a12*a21)(1/2) 1/2*a11+1/2*a22-1/2*(a112-2*a11*a22+a222+4*a12*a21)(1/2) 4.6 因式分解：6555 234 xxxx syms x; f=x4-5*x3+5*x2+5*x-6; factor(f) ans = (x-1)*(x-2)*(x-3)*(
28、x+1) 4.7 )sin()log( 12 xxe x xa f ax ，用符号微分求df/dx 。 syms a x; f=a, x2, 1/x; exp(a*x), log(x), sin(x); df=diff(f) df = 0, 2*x, -1/x2 a*exp(a*x), 1/x, cos(x) 4.8 求代数方程组 0 0 2 yx cbyax 关于 x,y 的解。 S=solve(a*x2+b*y+c=0,b*x+c=0,x,y); disp(S.x=) , disp(S.x) disp(S.y=) , disp(S.y) S.x= -c/b matlab 课后习题及答案详解
29、 S.y= -c*(a*c+b2)/b3 4.9 符号函数绘图法绘制函数x=sin(3t)cos(t)，y=sin(3t)sin(t)的图形， t 的变化范围为 0,2 。 syms t ezplot(sin(3*t)*cos(t),sin(3*t)*sin(t),0,pi) %画二维曲线的简捷指令 4.10 绘制极坐标下sin(3*t)*cos(t)的图形。 syms t ezpolar(sin(3*t)*cos(t) %画极坐标图的简捷指令 第 5 章基本图形处理功能 5.1 绘制曲线1 3 xxy，x 的取值范围为 -5,5。 x=-5:0.2:5; y=x.3+x+1; matlab
30、课后习题及答案详解 plot(x,y) 5.2 有一组测量数据满足 -at ey，t 的变化范围为010，用不同的线型和标记点画出a=0.1 、 a=0.2 和 a=0.5 三种情况下的曲线。 t=0:0.5:10; y1=exp(-0.1*t); y2=exp(-0.2*t); y3=exp(-0.5*t); plot(t,y1,-ob,t,y2,:*r,t,y3,-.g) 5.3 在 5.1 题结果图中添加标题 -at ey，并用箭头线标识出各曲线a 的取值。 title(ityrm=e-itat) title(ityrm=e-itat,FontSize,12) text(t(6),y1(
31、6),leftarrowitarm=0.1,FontSize,11) text(t(6),y2(6),leftarrowitarm=0.2,FontSize,11) matlab 课后习题及答案详解 text(t(6),y3(6),leftarrowitarm=0.5,FontSize,11) 5.4 在 5.1 题结果图中添加标题 -at ey和图例框。 title(ityrm=e-itat,FontSize,12) legend(a=0.1,a=0.2,a=0.5) 5.5 表中列出了4 个观测点的6 次测量数据，将数据绘制成为分组形式和堆叠形式的条形图。 第 1 次第 2 次第 3 次第
32、 4 次第 5 次第 6 次 观测点 1 3 6 7 4 2 8 观测点 2 6 7 3 2 4 7 观测点 3 9 7 2 5 8 4 观测点 4 6 4 3 2 7 4 matlab 课后习题及答案详解 y=3 6 9 6;6 7 7 4;7 3 2 3;4 2 5 2;2 4 8 7;8 7 4 4; bar(y) bar(y,stack ) 5.6 x= 66 49 71 56 38，绘制饼图，并将第五个切块分离出来。 x=66 49 71 56 38; L=0 0 0 0 1; pie(x,L) 5.7 22 yx xez，当 x 和 y 的取值范围均为-2 到 2 时，用建立子窗口
33、的方法在同一个图形窗口中绘制 matlab 课后习题及答案详解 出三维线图、网线图、表面图和带渲染效果的表面图。 x,y=meshgrid(-2:.2:2); %产生 “格点 “矩阵 z=x.*exp(-x.2-y.2); mesh(x,y,z) %网线图 subplot(2,2,1), plot3(x,y,z) %创建子图 title(plot3 (x,y,z) subplot(2,2,2), mesh(x,y,z) title(mesh (x,y,z) subplot(2,2,3), surf(x,y,z) %三维着色表面图 title(surf (x,y,z) subplot(2,2,4
34、), surf(x,y,z), shading interp %插值 title(surf (x,y,z), shading interp) 5.8 绘制 peaks 函数的表面图，用colormap 函数改变预置的色图，观察色彩的分布情况。 surf(peaks(30); %三维着色表面图 matlab 课后习题及答案详解 colormap(hot) %色图 colormap(cool) colormap(lines) matlab 课后习题及答案详解 5.9 用 sphere 函数产生球表面坐标，绘制不通明网线图、透明网线图、表面图和带剪孔的表面图。 x,y,z=sphere(30); %产生球面 mesh(x,y,z) mesh(x,y,z),hidden off surf(x,y,z) matlab 课后习题及答案详解 z(18:30,1:5)=NaN*ones(13,5); surf(x,y,z) 5.10 将 5.9 题中的带剪孔的球形表面图的坐标改变为正方形，以使球面看起来是圆的而不是椭圆的， 然后关闭坐标轴的显示。 axis square axis off