实验1 MATLAB系统环境与运算基础

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实验1 MATLAB系统环境与运算基础

班级:智能制造2班 学号:***8208 姓名:单某某

实验时间:2021年3月16日 实验地点:

指导老师:孙某某 叶某某

实验目的与要求:

熟悉常规数组的创建,生成标准数组的指令;了解特殊数组的含义及使用。

熟悉数组的寻访方法。

掌握典型的符号变换和符号卷积。

熟悉数组的简单操作及关系、逻辑运算操作。

熟悉一些概率统计函数的相关指令和随机数组的产生。

熟悉多项式运算,多项式拟合的相关指令,了解其典型应用。

实验设备

计算机平台上MATALB软件,R2012a以上版本

实验原理

(1) 数组的创建

①常规数组的创建

一维数组创建:递减/递增型一维数组产生方法有两种,冒号生成法或定点生成法(linspace函数)。若元素没有规律使用逐个元素输入法。

二维数组的创建:小数组可直接输入,较大数组使用数组编辑器或创建为M文件,在使用时执行该文件则产生数组。

②标准数组

全1数组ones,全零数组zeros,对角数组diag,单位矩阵eye,均匀分布随机数组rand,正态分布随机数组randn。

(2) 数组的寻访

提取数组元素或子矩阵有全下标法和单下标法。全下标法格式为A(r,l),若r和l为标量则提取元素,r或l为向量则提取子矩阵,单下标格式为A(m:n),是将A矩阵视为列矩阵,提取A矩阵中从第m个到第n个数据构成新的列矩阵。

(3) 矩阵和数组的运算

MATLAB是面向数组的运算,运算符区分数组运算和矩阵运算,二者运算符大多相同,且含义一致,但当数组运算符和矩阵运算符不同时,矩阵运算的含义与数学上矩阵运算一致,而数组运算代表对应元素之间的运算。利用数组运算即向量化思想可简化编程。

(4) 特殊数组的含义

非数:在MATLAB软件中,对于(0/0),(∞/∞),(0×∞),(∞-∞)等结果用NaN标记,这样可以避免由于数学上非法运算而导致程序中断。在测量数据处理过程中常用于标志非正常点,在数据可视化中,用来剪裁图形。

空数组:当数组的某一维的长度为零时就会形成空数组,空数组是确实存在的,且与全零数组不同。常用于数组的删除或缩小。

(5) 数组的关系操作和逻辑操作

关系操作和逻辑操作的对象可以是标量或数组,如果运算发生在数组之间,则要求两数组必须同样大小,对数组的对应元素进行操作。如果有一者为标量,则运算在标量和数组的每个元素之间进行。关系运算和逻辑运算中,参与运算的数据只有为0时才被视为逻辑0,否则被认为是逻辑1。运算结果都是逻辑数组,在逻辑数组中逻辑0代表“真”,逻辑1代表“假”。

(6)线性方程、代数方程求解

①线性方程组:含有n个未知数的m个方程的线性方程组写成矩阵形式,首先利用rank判断判断方程解的情况,然后利用矩阵左除求解。

②一般代数方程:fzero函数或fsolve函数,调用格式为[x,fval]=fzero(fun,x0)和[x,fval]=fsolve(fun,x0)。

(7) 概率分布和随机数组

二项分布记为B(N,p),产生m×n的二项分布随机数组binornd(N,p,m,n)。

正态分布记为N(μ, σ2),产生m×n的正态分布随机数组normrnd(My,Sigma,m,n)。

均匀随机矩阵rand 标准正态分布randn 求均值函数mean(X),标准差函数std(X),方差函数var(X)。

(8) 多项式

多项式y=p1*xn+p2*xn-1+pn*x1+pn+1

①多项式求值y=polyval(p,x),p为多项式系数。

②多项式拟合p=polyfit 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 %x=randn(n,1)

>> %y=m+s*x;

>> y=normrnd(m,s,1,n);

>> figure();

>> hist(y,100);

>> xlabel('x')

>> ylabel('P')

>> figure();

>> histfit(y);

>> xlabel('x')

>> ylabel('P')

>>

运行结果:





实验总结:

通过这次实验,我学习掌握了许多原本不知道的或者不太熟悉的指令。比如m文件的建立,画图用到的标注,配色,坐标控制等等。相关参数的设置以及相关函数的调用,例如要解一个方程,要通过不同的函数达到所需要的要求和结果。

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