哈工大matlab期末考試題試題及答案(95分)

1、春季學期MATLAB期末作業(yè)學院：機電工程學院 專業(yè)：機械制造設計及其自動化 學號： 班號： 姓名：2013年春季學期MATLAB 課程考查題姓名: 學號：學院： 機電學院 專業(yè)： 機械制造一、 必答題：1. matlab常見的數(shù)據(jù)類型有哪些？各有什么特點?常量：具體不變的數(shù)字變量：會根據(jù)已知條件變化的數(shù)字字符串：由單引號括起來的簡單文本復數(shù)：含有復數(shù)的數(shù)據(jù)2. MATLAB中有幾種幫助的途徑？ （1）幫助瀏覽器：選擇view菜單中的Help菜單項或選擇Help菜單中的MATLAB Help菜單項可以打開幫助瀏覽器；（2）help命令：在命令窗口鍵入“help” 命令可以列出幫助主題，鍵入“h

2、elp 函數(shù)名”可以得到指定函數(shù)的在線幫助信息；（3）lookfor命令：在命令窗口鍵入“l(fā)ookfor 關(guān)鍵詞”可以搜索出一系列與給定關(guān)鍵詞相關(guān)的命令和函數(shù)（4）模糊查詢：輸入命令的前幾個字母，然后按Tab鍵，就可以列出所有以這幾個字母開始的命令和函數(shù)。注意：lookfor和模糊查詢查到的不是詳細信息，通常還需要在確定了具體函數(shù)名稱后用help命令顯示詳細信息。3. Matlab常見的哪三種程序控制結(jié)構(gòu)及包括的相應的語句？1. 順序結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)輸入A=input(提示信息,選項) 數(shù)據(jù)輸出disp(X) 數(shù)據(jù)輸出fprintf(fid,format,variables) 暫停pause 或 p

3、ause(n)2. 選擇結(jié)構(gòu)：If語句：if expression （條件） statements1（語句組1）else statements2（語句組2）EndSwitch 語句：switch expression （表達式） case value1 （表達式1） statement1（語句組1） case value2 （表達式2） statement2（語句組2） . . case valuem （表達式m） statementm（語句組m） otherwise statement （語句組）end3. 循環(huán)結(jié)構(gòu)：For循環(huán)：for variable=expression(循環(huán)變量) s

4、tatement（循環(huán)體）endWhile循環(huán)：while expression （條件） statement（循環(huán)體）end4. 命令文件與函數(shù)文件的主要區(qū)別是什么？ 命令文件：不接受輸入?yún)?shù)，沒有返回值，基于工作空間中的數(shù)據(jù)進行操作， 自動完成需要花費很多時間的多步操作時使用。函數(shù)文件：可以接受輸入?yún)?shù)，可以有返回值，默認時，文件中參數(shù)的作用范圍只限于函數(shù)內(nèi)部，擴展MATLAB語言功能時使用 。5. 什么是全局變量和局部變量？全局變量：作用域是在整個MATLAB工作空間,即全程有效，所有函數(shù)都可以對其進行存取和修改，定義全局變量是函數(shù)之間傳遞信息的手段。局部變量：函數(shù)文件變量一般是局部變量

5、，與其他函數(shù)和matlab工作空間是隔離的。即在一個函數(shù)文件中定義的變量不能被另一個函數(shù)文件引用。如果在若干函數(shù)中，把某個變量定義為全局變量，那么這些函數(shù)可以共用這個變量。6. 數(shù)據(jù)插值和曲線擬合區(qū)別？曲線擬合研究的是如何尋找平滑曲線以最好的表現(xiàn)帶噪聲的測量數(shù)據(jù)，但不要求擬合曲線穿過這些測量數(shù)據(jù)點；插值是研究如何平滑的估算出基準數(shù)據(jù)之間的其他點的函數(shù)值，所以插值所得曲線一定要穿過基準數(shù)據(jù)。7. 數(shù)值運算與符號運算的區(qū)別？數(shù)值運算：1. 其運算的元素是數(shù)值；2. 在運算過程中必須先對變量進行賦值，然后才能參加運算；3. 其結(jié)果以數(shù)值形式出現(xiàn)。符號運算：1. 其運算的元素是符號；2. 在運算過程中

6、無須對變量進行賦值就可參加運算；但是必須先定義符號變量；3. 其結(jié)果以符號形式出現(xiàn)。8. GUI開發(fā)環(huán)境中提供了哪些方便的工具？各有什么用途？ 布局編輯器(Layout Edtor)在圖形窗口中創(chuàng)建及布置圖形對象；幾何排列工具(Alignment Tool)調(diào)整各對象之間的幾何關(guān)系和位置；屬性查看器(Property Inspector)查詢并設置對象的屬性值;對象瀏覽器(Object Browser)用于獲得當前Matlab窗口中圖形對象句柄的分級排列；菜單編輯器(Menu Editor)建立和編輯主菜單和圖形對象鼠標右鍵菜單Tab順序編輯器（Tab Order Editor）用于設置當用戶

7、按下鍵盤上的Tab鍵時，對象被選中的先后順序。9. 簡述Simulink建立子系統(tǒng)的兩種方法及其子系統(tǒng)封裝的4個選項1、 使用Subsystems模塊庫中的Subsystem模塊建立子系統(tǒng)，首先構(gòu)成系統(tǒng)的整體模型，然后編輯空的子系統(tǒng)內(nèi)的模塊。（注意，對于多輸入與多輸出子系統(tǒng)而言，需要使用Sources模塊庫中的In1輸入虛模塊與Sinks模塊庫中的Out1輸出虛模塊來實現(xiàn)。）2、 首先選擇能夠完成一定功能的一組模塊，然后選擇Simulink模型創(chuàng)建編輯器中Edit菜單下的Create Subsystem，即可建立子系統(tǒng)并將這些模塊封裝（到此子系統(tǒng)中，Simulink自動生成子系統(tǒng)的輸入與輸出端

8、口。）3、 Icon項 Parameters Initialization標簽頁 Documentation標簽頁10. 分別采用函數(shù) fix、floor、ceil和round對A= -1.95,-1.25,1.45,1.85取整，并說明這些取整函數(shù)的區(qū)別。fix函數(shù)：結(jié)尾取整Ceil函數(shù)：向上取整Floor函數(shù)：向下取整Round函數(shù)：四舍五入11. 求A=1,2,3;4,5,6;7,8,9矩陣的秩，跡，特征值和特征向量、范數(shù)和方陣的條件數(shù)；并求A和a= magic(5)矩陣行列式，逆矩陣和偽逆矩陣，并說明逆矩陣和偽逆矩陣區(qū)別。 A=1,2,3;4,5,6;7,8,9;rank=rank(A

9、)trace=trace(A)V,D=eig(A)norm=norm(A)cond=cond(A)結(jié)果：rank = 2 trace = 15 V = -0.2320 -0.7858 0.4082 -0.5253 -0.0868 -0.8165 -0.8187 0.6123 0.4082 D = 16.1168 0 0 0 -1.1168 0 0 0 -0.0000 norm =16.8481 cond =3.8131e+16A=1,2,3;4,5,6;7,8,9a=magic(5)detA=det(A)invA=inv(A)pinvA=pinv(A)deta=det(a)inva=inv(a

10、)pinva=pinv(a)如果矩陣A不是一個方陣，或者A是一個非滿秩的方陣時，矩陣A沒有逆矩陣，但可以找到一個與A的轉(zhuǎn)置矩陣A同型的矩陣B，使得：ABA=ABAB=B此時稱矩陣B為矩陣A的偽逆，也稱為廣義逆矩陣。12. 已知：a=6; A=pascal(4); B=randn(4);求A*B， A.*B, B/A，B./A, BA, B.A ,A.a， Aa,并且說明數(shù)組和矩陣在上述運算中的區(qū)別。 a=6; A=pascal(4); B=randn(4);A*BA.*BB/AB./ABAB.AA.aAaans = -3.3843 -0.7710 0.2884 -0.4321 -5.7672

11、-3.9198 1.6239 1.0912 -6.7793 -10.8330 4.2172 4.3328 -4.9821 -23.2219 8.3812 9.9203ans = -1.0689 0.3252 -0.1022 -0.8649 -0.8095 -1.5099 -0.7243 -0.1202 -2.9443 4.1109 1.9152 -1.6488 1.4384 -6.8461 3.1286 12.5541ans = -5.7707 9.4959 -6.2804 1.4863 0.3558 -3.1462 2.7419 -0.7610 -18.5572 32.8440 -23.16

12、37 5.9327 16.6463 -34.1498 25.8257 -6.8838ans = -1.0689 0.3252 -0.1022 -0.8649 -0.8095 -0.3775 -0.0805 -0.0075 -2.9443 0.4568 0.0532 -0.0165 1.4384 -0.4279 0.0313 0.0314ans = -0.6348 -1.6245 -2.9494 -4.6346 -1.1688 -2.9031 -5.9575 -10.7762 1.7679 6.3637 16.2994 33.0876 -1.0201 -0.9924 -1.6780 -3.391

13、8ans = -0.9356 3.0751 -9.7807 -1.1562 -1.2353 -2.6493 -12.4251 -133.1057 -0.3396 2.1893 18.7966 -60.6505 0.6952 -2.3371 31.9633 31.8620ans = 1 1 1 1 1 64 729 4096 1 729 46656 1000000 1 4096 1000000 64000000ans = 1200089 4011200 9133680 17222240 4011200 13407257 30529056 57564976 9133680 30529056 695

14、16457 131078976 17222240 57564976 131078976 247160297數(shù)組運算是指數(shù)組對應元素之間的運算,也稱點運算.矩陣的乘法、乘方和除法有特殊的數(shù)學含義，并不是數(shù)組對應元素的運算，所以數(shù)組乘法、乘方和除法的運算符前特別加了一個點。(1)對于乘法、乘方和除法等三種運算，矩陣運算與數(shù)組運算的運算符及含義都不同：矩陣運算按線性變換定義，使用通常符號；數(shù)組運算按對應元素運算定義，使用點運算符；(2)數(shù)與矩陣加減、矩陣除法在數(shù)學是沒有意義的，在MATLAB中為簡便起見，定義了這兩類運算13. 分別采用不循環(huán)語句和循環(huán)語句For和while計算級數(shù):S=1+6+62

15、+63+633 ，并且說明循環(huán)語句For和while之間的區(qū)別。While 語句s=0;i=0;while i for i=1:1:6for j=1:1:6A(i,j)=1./(i+j-1);endend AA = 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 0.2000 0.1667 0.1429 0.1

16、250 0.1111 0.1000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 0.1000 0.0909 hilb(6)ans = 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 0.1000 0.1667 0.1429 0.1

17、250 0.1111 0.1000 0.0909兩者相同。15. 分別求多項式a(x)=x4+8x3-10和多項式b(x)= 2x2-x+3的乘以和除以結(jié)果，同時求這兩個多項式乘積的導函數(shù)和兩個多項式除法的導函數(shù)。syms xp1=1 8 0 0 -10;p2=2 -1 3;w = conv(p1,p2); k = polyder(p1,p2);Q,r = deconv(p1,p2); p,q = polyder(p1,p2); a=poly2str(p1,x) b=poly2str(p2,x) ab=poly2str(w,x) dab=poly2str(k,x) e=poly2str(Q,x

18、) de=poly2str(p,x) g=poly2str(r,x) dg=poly2str(q,x)16. 已知多項式P(x)=x4+8x3，分別用polyval和polyvalm函數(shù)計算這多項式在x=-1,1.2;2,-1.8處的值，它們區(qū)別是什么？ p=1,8,0,0,0; x=-1,1.2;2,-1.8; polyval(p,x) polyvalm(p,x) x可以是一個矩陣或者一個向量,在這兩種情況下，polyval計算在X中任意元素處的多項式p的估值，計算在x=-1、1.2、2、-1.8的值，結(jié)果以矩陣的形式表示出來。而polyvalm運算時把x=A矩陣直接帶入多項式進行運算，進行

19、矩陣運算，結(jié)果也是一個矩陣。17. 用2次和6次多項式擬合在0,2區(qū)間的函數(shù)y=cos(x) *exp(x/20)，并將原始數(shù)據(jù)和擬合結(jié)果繪制在一個圖中,并且進行圖形標注。x=0:0.1:2;y=cos(x) .*exp(x/20);p1=polyfit(x,y,2);y1=polyval(p1,x);p2=polyfit(x,y,6);y2=polyval(p2,x);hold on;plot(x,y,or-);plot(x,y1,b-);plot(x,y2,g*);xlabel(x);ylabel(y);legend(原始數(shù)據(jù),二次多項式擬合,六次多項式擬合)18. 有一正弦衰減數(shù)據(jù)y=s

20、in(x).*exp(-x/10)，其中x=0:pi/5:4*pi，用三次樣條法進行插。x=0:pi/5:4*pi;y=sin(x).*exp(-x/10);xi=0:0.1:4*pi;yi_spline=interp1(x,y,xi,spline);plot(x,y,ro,xi,yi_spline,b-);title(三次樣條插值);19. 求解恰定方程組，采用左除法、求逆法、lu 和qr 分解法求數(shù)值解 2x+y-3z+w=11 x-2y+7w=-7 2y+z-w=5 x+4y-z-2w=0A=2,1,-3,1;1,-2,0,7;0,2,1,-1;1,4,-1,-2;B=11;-7;5;0

21、;x=ABx=pinv(A)*BL,U=lu(A);x=U(LB)Q,R=qr(A); x=R(QB)20. 設在同一圖形窗口采用子圖的形式繪制不同圖形，條形圖、階梯圖、桿圖和對數(shù)坐標圖。x=-pi:0.1:pi;y=1./(1+exp(-x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,2);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,3);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,-

22、2,2);subplot(2,2,4)loglog(x,y)二、 選答題（在下列題中選答4題）：1.符號運算（必選兩道） (1) 求微分方程syms t y;dsolve(Dy = (t2+y2)/2/t2)ans = -t*(1/(C4 + log(t)/2) - 1)(2) 求代數(shù)方程的解x=solve(1/(x+2)+a=1/(x-2)x = (2*(a*(a + 1)(1/2)/a -(2*(a*(a + 1)(1/2)/a2. 求解方程的數(shù)值解（必選兩道）(1)function yp =text2(x)%UNTITLED5 Summary of this function goes

23、here% Detailed explanation goes hereyp = x-sin(x)-10x;end z = fzero(text2,0.5) z = NaN(2) 非線性方程組在(0.5,0.5) 附近的數(shù)值解function q=myfun1(p)x=p(1);y=p(2);q(1)=2*x2-0.3*cos(y);q(2)=3*y2-0.6*cos(x);endx=fsolve(myfun1,0.5,0.5,optimset(Display,off)x = 0.3691 0.4319(3) 常微分方程數(shù)值解(4) 采用牛頓-科特斯法數(shù)值求解定積分3. 采用GUI設計工具設計用戶界面，要求設計一個帶有兩個按鈕和一個坐標軸的圖形用戶界面，當用鼠標點擊兩個按鈕時，分別在坐標軸內(nèi)畫