matlab平时作业

《MATLAB程序设计基础》平时作业

说明：1-17题为必做题，须分别提交纸质文档及与纸质文档对应的电子文档.doc版。

1.对于每输入的一个百分制成绩，要求输出对应的成绩等级A、B、C、D、E。其中A的分

值在区间[90,100)内；B的分值在区间[80,90)内；C的分值在区间[70,80)内；D的分值在区间[60,70)内；E的分值在区间[0,60)内；要求：

1）要有对输入成绩是否合理的判断：

①输入成绩如果含有小数，只能是“x.5”的形式，其实x为合理的整数。

②成绩必须在百分制范围内。

③如果输入的成绩不合理，应向命令窗口输出报错信息“输入的成绩不合理”

2）用if语句实现题目要求

x=input('输入一个数值:'); %输入

if mod(x,0.5)==0&&x>=0&&x<100; %mod(x,0.5)表示x除以0.5的余数,用以判断

成绩含小数是否为x.5

if x<0&x>=100 %不合理成绩

disp('输入的成绩不合理')

elseif x<100&x>=90%成绩[90 100)

disp('成绩等级为：A')

elseif x<90&x>=80 %成绩[80 90)

disp('成绩等级为：B')

elseif x<80&x>=70%成绩[70 80)

disp('成绩等级为：C')

elseif x<70&x>=60%成绩[60 70)

disp('成绩等级为：D')

else

disp('成绩等级为：E')%成绩[0 60)

end

else

disp('输入的成绩不合理')

end

运行结果：

输入一个数值:57

成绩等级为：E

输入一个数值:93.3

输入的成绩不合理

3）用switch语句实现题目要求

x=input('请输入一个成绩:'); %输入

if mod(x,0.5)==0&&x>=0&&x<100 %mod(x,0.5)表示x除以0.5的余数,用以判断成绩含小数是否为x.5

switch floor(x/10) %x除以10向下取整

case 9

disp('成绩等级为：A');

case 8

disp('成绩等级为：B');

case 7

disp('成绩等级为：C');

case 6

disp('成绩等级为：D');

case {5,4,3,2,1,0}

disp('成绩等级为：E');

otherwise

disp('输入的成绩不合理');

end

else

disp('输入的成绩不合理');

end

运行结果：

请输入一个成绩:0

成绩等级为：E

请输入一个成绩:120

输入的成绩不合理

请输入一个成绩:95.5

成绩等级为：A

2. 设计程序，完成[10,99]之间两位整数的加、减、乘、除四则运算。要求：

1）随机产生区间[10,99]之内的两位随机整数

2）在产生符合要求的随机数后，输入一个运算符号，做相应的运算

3）运算结果显示在命令窗口，其显示类似于“a=x+y=68”的形式。

x=round((99-10)*rand(1)+10); %在区间[10 99]随机选一个数x

y=round((99-10)*rand(1)+10); %在区间[10 99]随机选一个数y

sym=input('请输入运算符号(+-*/):','s');

switch sym %switch语句

case{'+'}

a=x+y;

disp(['输入的两数之和b=',num2str(x),'+',num2str(y),'=',num2str(a)]);

%输出显示类似于“a=x+y=68”的形式

case{'-'}

a=x-y;

disp(['输入的两数之差c=',num2str(x),'-',num2str(y),'=',num2str(a)]);

case{'*'}

a=x*y;

disp(['输入的两数之积d=',num2str(x),'*',num2str(y),'=',num2str(a)]);

case{'/'}

a=x/y;

disp(['输入的两数之商e=',num2str(x),'/',num2str(y),'=',num2str(a)]);

otherwise disp('输入符号错误')

end

运行结果：

请输入运算符号(+-*/):+

输入的两数之和b=95+31=126 请输入运算符号(+-*/):-

输入的两数之差c=64-53=11 请输入运算符号(+-*/):*

输入的两数之积d=89*78=6942 请输入运算符号(+-*/):/

输入的两数之商e=51/12=4.25

3. 求下列分段函数的值并绘制函数曲线。

2226,056,1,?+-<≠?

=-+≤≠≠??--?

x x x x y x x x x x x x 且 -30<10,2且 3其他

要求：

1）x 的值以向量的形式从键盘输入。 2）用if 语句实现，分别输出x =﹣5.0，﹣3.0，1.0，2.0，2.5，3.0，5.0时的y 值。 x=input('please input x='); if x<0 & x~=3 y=x.^2+x-6;

elseif x>=0 & x<10 & x~=2 & x~=3 y=x.^2-5.*x+6; else

y=x.^2-x-1; end

disp(['y=',num2str(y)]) 运行结果：

please input x=[-5.0 -3.0 1.0 2.0 2.5 3.0 5.0 ] y=14 11 -1 1 2.75 5 19

3）自行拟定自变量的取值，绘制该分段函数的二维曲线。 x=-10:1:15; %自拟自变量的取值 if x<0 & x~=3 y=x.^2+x+6;

elseif x>=0 & x<10 & x~=2 & x~=3 y=x.^2-5.*x+6; else

y=x.^2-x-1; end

plot(x,y,'r-') %绘制分段函数 title('分段函数') xlabel('x') ylabel('y') hold on

图3（3）分段函数的二维曲线

4. 分别使用for循环语句和while循环语句找出最小的n值，使得n!>10100,并求出n!。

for循环语句如下：

s=1; %对s赋初值

for n=1:100 %默认步长为1

s=s*n; %s=n!

if(s>10100)

break; %如果s>10100,结束运行

end

end

disp(['n=',num2str(n)]) %输出n

disp(['s=',num2str(s)]) %输出s

运行结果：

n=8

s=40320

while循环语句如下：

s=1; %对s赋初值

n=0; %循环次数赋初值

while(s<=10100)

n=n+1; %不能使用++

s=s*n;

end

disp(['n=',num2str(n)]);

disp(['s=',num2str(s)]); %组合字符串

运行结果：

n=8

s=40320

5. 已知

f1=1，n=1

f2=0，n=2

f3=1，n=3

f n=f n－1－2f n－2＋f n－3，n>3

求f1 ~ f50中：

1）最大值和最小值及它们的位置、各数之和

（最大值给变量MAX，其位置给变量x，

最小值给变量MIN，其位置给变量y，各数之和给变量SUM）。

2）正数、零、负数的个数

（依次赋值给变量N_positive，N_zero，N_negative）。

f(1)=1;

f(2)=0;

f(3)=1; %输入

n=3; %赋值

while (n<50)

n=n+1;

f(n)=f(n-1)-2*f(n-2)+f(n-3);

end

[MAX,x]=max(f) %MAX为向量f中最大值元素，x为最大值元素的索引号

[MIN,y]=min(f) %MAX为向量f中最小值元素，y为最小值元素的索引号

SUM=sum(f)

N_positive=numel(find(f>0)) %numel表示返还数组中的元素个数，

N_zero=numel(find(f==0)) %返还f中等于0的位置

N_negative=numel(find(f<0))

运行结果：

MAX =406631

x = 49

MIN =-403795

y =50

SUM =76861

N_positive =25

N_zero =2

N_negative =23

6. Fibonacci数组的元素满足Fibonacci规则：

a k+2=a k+a k+1,（k=1，2，3，…）；且a1= a2=1。

请设计一段程序，求出该数组中第一个大于10000的元素对应的k值以及该元素值。

a(1)=1;

a(2)=1;

k=1;

while a(k)<=10000

a(k+2)=a(k)+a(k+1);

k=k+1;

end

disp(['k=',num2str(k)])

disp(['a(k)=',num2str(a(k))])

运行结果：

k=21

a(k)=10946

7. 定义自变量x的取值区间为[﹣5,5]，编写一个函数文件，实现绘制函数y=ax3+bx2+cx+d

的曲线，其中给定各系数值分别为

①a=﹣1，b=2， c=﹣5，d=3;

②a=3， b=﹣7，c=1， d=4;

③a=0， b=4， c=0， d=﹣5

要另外编写调用该函数文件的m文件，实现调用。

function my1(a,b,c,d) %定义主函数，函数文件名为my1.m

x=-5:1:5; %输入x

y=a*x.^3+b*x.^2+c*x+d;

plot(x,y); %绘制曲线

xlabel('x轴'); %标志x轴

ylabel('y轴'); %标志y轴

title('函数图像'); %设置图名称

a=input('please input a='); %子函数

b=input('please input b=');

c=input('please input c=');

d=input('please input d='); %利用输出参数a,b,c,d向my1传递数据

my1(a,b,c,d); %调用的是啊,a,b,c,d四个参数

图7（1）图7（2）

图7（3）

8. 设计程序，在一个图形窗体中画出函数y=e x和y=logx的特性曲线。其中y=e x中x取值

区间为(﹣2,2)，y=logx中x取值区间为(0.1,5)。

要求：

1）要有图例、标题（'二维图'）、坐标轴标签（'x轴数据'和'y轴数据'）；

2）每条曲线的属性自己设置，但不能全用默认值。

x1=-2:0.1:2;

y1=exp(x1);

x2=0.1:0.1:5;

y2=log(x2);

plot(x1,y1,'r*--',x2,y2,'ko-')

legend('函数y=exp(x)的特性曲线','函数y=logx的特性曲线')

title('二维图')

xlabel('x轴数据')

ylabel('y轴数据')

图8

9. 采用2行2列子图的方式进行二维图形绘制，要求：

1）自变量x的取值区间为[0,2π]

2）三个函数分别为：y1=sin(x)，y2=cos(x)，y3=sin(x)+cos(x)

3）在第1幅子图绘制y1的曲线；在第2幅子图绘制y2的曲线；在第3幅子图绘制y3的曲线；在第4幅子图中绘制所有3条曲线

4）对每一幅子图，都要有图例、坐标轴标签；曲线的属性自己设置，不能全用默认值。

x=0:0.1:2*pi;

y1=sin(x);

y2=cos(x);

y3=sin(x)+cos(x);

subplot(2,2,1);

plot(x,y1,'ro-');

legend('sin曲线');

title('y=sin(x)');

xlabel('横坐标1');

ylabel('纵坐标1');

subplot(222);

plot(x,y2,'g*-'); legend('cos 曲线'); title('y=cos(x)'); xlabel('横坐标2'); ylabel('纵坐标2'); subplot(223); plot(x,y3,'b-p');

legend('sin(x)+cos(x)曲线'); title('y=sin(x)+cos(x)'); xlabel('横坐标3'); ylabel('纵坐标3'); subplot(224);

plot(x,y1,'ro-',x,y2,'g*-',x,y3,'b-p'); %同时绘制三个函数的图像 legend('sin 曲线','cos 曲线','sin(x)+cos(x)曲线'); title('三个函数的曲线'); xlabel('横坐标'); ylabel('纵坐标');

图（9）

10. 采用1行2列子图的方式进行二维图形绘制，要求：

1）在第1幅子图绘制三维曲线： x ∈[0,20] y=sin(x) z=cos(x)

2）在第2幅子图绘制三维曲面： x ∈[﹣20,20] y ∈[﹣10,10]

4

y 9x z 22-=

3） 对每一幅子图，都要有标题、坐标轴标签；曲线的属性自己设置，不能全用默认值。 subplot(121); %在第一个子图中绘图

x1=0:0.1:20; y1=sin(x1); z1=cos(x1);

plot(x1,y1,'ro-',x1,z1,'b*-');

legend('sin 曲线','cos 曲线'); %设置图例 title('图1'); xlabel('x1'); ylabel('y1');

subplot(122); %在第二个子图中绘图 x2=-20:1:20; y2=0.5*x2;

[X,Y]=meshgrid(x2,y2); %生成X 和Y 网络坐标矩阵 z=(X.^2)/9-(Y .^2)/4; %网格化后直接输入z mesh(X,Y,z); %曲面绘图 legend('双曲面'); title('图2'); xlabel('x2'); ylabel('y2'); zlabel('z') grid on;

图（10）

11. 已知函数0y x )1y (x 32322=--+，其中x 的取值区间为[﹣2,2]，试编程绘制该二维曲线，要求：要有标题、坐标轴标签，曲线颜色用红色。

p=ezplot('(x.^2+y.^2-1).^3-x.^2.*y.^3',[-2 2]); %在区间[-2 2]绘制(x2+y2-1)^3-x2y2=0

的图像

set(p,'color','r'); %指定曲线颜色为红色 title('曲线图'); xlabel('x 轴'); ylabel('y 轴');

图（11）

12. 已知原始数据pi *4:1:0x =，)5/x exp(*).x sin(y -=，插值点为pi *4:3.0:0xi =，试

用4种不同的插值方法进行插值，并在一幅图的4个子图中分别绘出4种插值曲线，并各自注明所使用的插值方法。 x=0:1:4*pi;

y=sin(x).*exp(-x/5);

xi=0:0.3:4*pi; %设置新的插点 subplot(221)

yi=interp1(x,y,xi,'nearset'); %使用最近点插值 plot(xi,yi)

title('最近点插值') subplot(222)

yi=interp1(x,y,xi); %默认为线性插值 plot(xi,yi)

title('线性插值') subplot(223)

yi=interp1(x,y,xi,'cubic'); %使用三次立方插值 plot(xi,yi)

title('三次立方插值') subplot(224)

yi=interp1(x,y,xi,'spline'); %使用三次样条插值 plot(xi,yi)

title('三次样条插值')

图（12）

13．考虑表1中的数据：

完成以下功能：

1）将一周的气温温度数据，使用一个矩阵A 进行保存。

2）取出周二中午、周四上午、周日中午和夜晚的温度值，组成新的温度值向量。 3）取出矩阵A 中的前六个数值，组成新的温度值向量。

4）取出周二、周三、周四及周六的数据，组成新的温度值矩阵。 5）求每天温度的平均值

6）求一周的早晨、中午和夜晚温度的平均值 7）求一周的温度平均值及最高温度及最低温度

A=[15 15 18 13 13 15 16;20 21 25 19 20 22 25;16 17 12 14 16 18 19] %将一周的气温温度数据使用A 矩阵保存

B=A([5 10 20 21]) %取出周二中午周四上午周日中午和夜晚的温度组成新矩阵 C=A(1:1:6) %取出A 中的前六个组成新的矩阵

D=A(:,[2 3 4 6]) %取出周二周三周四和周六的数据组成新的矩阵 everyday=mean(A) %表示每一列的平均值，即每天气温的平均值 mae=mean(A') %一周早上，中午，晚上的平均值 all=mean(A(:))

%一周的温度平均值 MAX=max(A(:)) %一周的最高温度 MIN=min(A(:)) %一周的最低温度 14．考虑表2中的数据，这是一位举重教练收集的不同性别的举重动员每个年龄的最大举重

磅数，据信这三者之间存在着某种函数关系，请估算当前队伍中队员（要求13~20岁每一岁都有）的最大举重磅数。

y=[270 290 330 350 380;250 270 310 330 360]'; X=[ones(size(t)) t t.^2];%ones （size （t ））以t 的长度为矩阵的大小设置全1矩阵 Z=X\y; %得到系数 T=(13:20)';

Y=[ones(size(T)) T T.^2]*Z; MAXT=max(Y) 运行结果：

MAXT =[14305/38 13545/38]

15.某乡镇企业2009-2015年的生产利润如表3所示。

表3 过去7年生产利润

要求用多项式拟合法预测出该企业2016年和2017年的利润，并绘出拟合图。 x=2009:2015; %x 在[2009 2015]取值，间隔为1 y=[70 122 144 152 174 196 202]; %得到数据（x,y)

p=polyfit(x,y,1);

%对（x,y)数据进行1阶多项式拟合，得到多项式系数p x1=2009:2018;

y1=polyval(p,x1); %根据得到的多项式，计算x 处的函数值y

plot(x,y,'-ro',x1,y1,'-b*'); %样本点用红色线和o 表示，拟合曲线用蓝色线和*表示 title('某乡镇企业2009-2018年的生产利润') %设置图的标题

legend('09-15年的利润','09-18年的利润趋势线') %legend 表示为图例做标注 xlabel('年份') %x 轴表示年份 ylabel('利润') %y 轴表示利润

text(2016,polyval(p,2016),'<---2016年的利润') %在指定2016位置显示字符串 text(2017,polyval(p,2017),'<---2017年的利润') grid on

图（15）

16. 求下列方程组的解。

1）???

?

?=+-=-=+-9

4653532321

31321x x x x x x x x A=[2 -1 3;3 0 -5;4 -1 1];

b=[5;6;9]; B=[A b]; ra=rank(A)

rb=rank(B) %ra=rb=3,方程组有唯一解 x=inv(A)*b %AX=b,X=A-1b 运行结果： ra =3 rb =3

x = [2;-1;0]

2）???

??=--+=+--=+-0

895443353644321

4321431x x x x x x x x x x x

A=[4 0 -6 3;3 -1 -3 4;1 5 -9 -8];

b=[5;4;0]; B=[A b]; ra=rank(A)

rb=rank(B) %ra=rb=2<4,所以方程有无穷解

format rat %用有理数的形式显示数据（分数表示） R=rref(B) %计算B 的最简行矩阵 ra =2 rb =2

R =1 0 -3/2 3/4 5/4 0 1 -3/2 -7/4 -1/4 0 0 0 0 0 17．已知用来描述系统的微分方程为

)()(5)(t u t x t x

+-= 其中，)(t u 是幅值为1、频率为1rad/s 的方波信号，试建立该系统的SIMULINK 模型（如图1所示，须理解为什么是这样的模型）并进行仿真，给出仿真结果。

图

1

图（17）scope 仿真结果

说明：18-19题为选作题，如果完成（须提交设计的所有原始文件电子稿）可提高平时成绩。

18.利用GUI编程设计一个能够实现两个实数加减乘除四则运算的计算器。

19.利用GUI编程设计一个能够实现两个复数加减乘除四则运算的计算器。