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2024年3月20日发(作者:sql2017下载安装教程)
第一章 MATLAB入门
1
习题 1
1. 执行下列指令,观察其运算结果, 理解其意义:
(1) [1 2;3 4]+10-2i
(2) [1 2; 3 4].*[0.1 0.2; 0.3 0.4]
(3) [1 2; 3 4].[20 10;9 2]
(4) [1 2; 3 4].^2
(5) exp([1 2; 3 4])
(6)log([1 10 100])
(7)prod([1 2;3 4])
(8)[a,b]=min([10 20;30 40])
(9)abs([1 2;3 4]-pi)
(10) [1 2;3 4]>=[4,3;2 1]
(11)find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10])
(12) [a,b]=find([10 20;30 40]>=[40,30;20 10]) (提示:a为行号,b为列号)
(13) all([1 2;3 4]>1)
(14) any([1 2;3 4]>1)
(15) linspace(3,4,5)
(16) A=[1 2;3 4];A(:,2)
2. 执行下列指令,观察其运算结果、变量类型和字节数,理解其意义:
(1) clear; a=1,b=num2str(a),c=a>0, a= =b, a= =c, b= =c
(2) clear; fun='abs(x)',x=-2,eval(fun),double(fun)
3. 本金K以每年n次,每次p %的增值率(n与p的乘积为每年增值额的百分比)增加,当增加
到rK时所花费的时间为
T
lnr
(单位:年)
nln(10.01p)
用MATLAB表达式写出该公式并用下列数据计算:r=2, p=0.5, n=12.
4.已知函数
f(x)=x2
在(-2, 2)内有两个根。取步长h=0.05, 通过计算函数值求得函数的最
小值点和两个根的近似解。(提示:求近似根等价于求函数绝对值的最小值点)
4x
5. (1) 用z=magic(10)得到10阶魔方矩阵;
(2) 求z的各列元素之和;
(3) 求z的对角线元素之和(提示:先用diag(z)提取z的对角线);
2
第一章 MATLAB入门
(4) 将z的第二列除以
3
;
(5) 将z的第3行元素加到第8行。
6. 先不用MATLAB判断下面语句将显示什么结果?size(B)又得出什么结果?
B1={1:9;'
David Beckham
'};
B2={180:-10:100; [100,80,75,;77,60,92;67 28 90;100 89 78]};
B=[B1, B2];
B{1,2}(8)
D=cell2struct(B,{'f1','f2'},2);
[a,b]=D.f1
然后用MATLAB验证你的判断。进一步,察看变量类型和字节数,并用Workspace工具栏显
示B和D的具体内容。
第一章 MATLAB入门
3
习题 2
1. 设x为一个长度为n的数组,编程求下列均值和标准差
n
1
n
1
x
x
i
, s[
x
i
2
nx
2
]
, n>1
n
i1
n1
i1
2. 求满足
ln(1n)
>100的最小m值。
n0
m
3. 用循环语句形成Fibonacci数列 F
1
= F
2
=1, F
k
= F
k-1
+ F
k-2
, k=3,4,…。并验证极限
F
k
15
. (提示:计算至两边误差小于精度 10
-8
)
F
k1
2
4. 分别用for和while循环结构编写程序,求出
K
i1
10
6
3
。并考虑一种避免循环语句的程
2
i
序设计,比较不同算法的运行时间。
5.假定某天的气温变化记录如下表,试作图描述这一天的气温变化规律。
时刻t(h)
温度
o
C(t)
时刻t(h)
温度
o
C(t)
0
15
o
13
31
o
1
14
o
14
32
o
2
14
o
15
31
o
3
14
o
16
29
o
4
14
o
17
27
o
5
15
o
18
25
o
6
16
o
19
24
o
7
18
o
20
22
o
8
20
o
21
20
o
9
22
o
22
18
o
10
23
o
23
17
o
11
25
o
24
16
o
12
28
o
6. 作出下列函数图象
(i) 曲线y = x
2
sin (x
2
- x - 2), -2 x 2 (要求分别使用plot或fplot完成)
(ii) 椭圆x
2
/4 + y
2
/9 = 1
(iii) 抛物面z = x
2
+ y
2
, x<3, y<3
(iv) 曲面 z=x
4
+3x
2
+y
2
-2x-2y-2x
2
y+6, |x|<3, -3 (v) 空间曲线x=sint, y=cost, z=cos(2t), 0 (vi) 半球面 x=2sin cos , y=2sin sin , z=2cos , 0 360 0 , 0 90 0 (vii) 三条曲线合成图y 1 =sinx, y 2 =sinxsin(10x), y 3 = sinx , 0 7.作下列分段函数图 x1.1 1.1 y x|x|1.1 1.1x1.1 8. 查询trapz的功能和用法:查找trapz.m文件所在目录,查看trapz.m的程序结构,查看trapz.m 文件所在目录还有哪些文件? 4 第一章 MATLAB入门 9. 用MATLAB函数表示下列函数,并作图。 0.5457exp(0.75y 2 3.75x 2 1.5x) x+y>1 p(x,y) 0.7575exp(y 2 6x 2 ) -1 0.5457exp(0.75y 2 3.75x 2 1.5x) x+y-1 10. 已知连续时间Lyapunov方程为 AX+XA’= C 522 2 123 其中A= 456 , C= 52456 . 试通过lookfor和help的帮助用MATLAB求解。 225616 780 第一章 MATLAB入门 5 习题 3 1. 设a=(1,2,3),b=(2,4,3), 分别计算a./b, a.b, a/b, ab, 分析结果的意义。 2. 用矩阵除法解下列线性方程组,并判断解的意义 411 x 1 9 (1) 326 x 2 2 153 x 3 1 433 x 1 1 (2) 326 x 2 2 153 x 3 1 41 1 x 1 (3) 32 1 x 2 15 1 x 1 2111 1 x 2 (4) 1211 2 x 3 1121 3 x 4 3. 求第2题第(4)小题的通解。 4. (人口流动趋势)对城乡人口流动作年度调查,发现有一个稳定的朝向城镇流动的趋势, 每年农村居民的5%移居城镇而城镇居民的1%迁出,现在总人口的20%位于城镇。假如城乡 总人口保持不变,并且人口流动的这种趋势继续下去,那么 (1)一年以后住在城镇人口所占比例是多少?两年以后呢?十年以后呢? (2)很多年以后呢? (3)如果现在总人口70%位于城镇,很多年以后城镇人口所占比例是多少? (4)计算转移矩阵的最大特征值及对应的特征向量,与问题(2)(3)有何关系? 5. (经济预测)在某经济年度内,各经济部门的投入产出表如下表3.5(单位:亿元) 工 业 消耗部门 农 业 第三产业 最后需求 总产值 6 生 产 部 门 农 业 第三产业 2.25 3 工 业 6 第一章 MATLAB入门 2 1 0.2 1 0.2 1.8 16 1.55 15 25 5 20 假设某经济年度工业,农业及第三产业的最后需求均为17亿元,预测该经济年度工业,农业 及第三产业的产出(提示:对于一个特定的经济系统而言,直接消耗矩阵和Leontief矩阵可视 作不变)。 6. 求下列矩阵的行列式、逆、特征值和特征向量 11 411 (1) 326 (2) 02 153 12 1 1 (3) 0 5765 71087 68109 57910 56 156 (4) n阶方阵 15 , n分别为5, 50, 和500. 6 15 7. 判断第6题各小题是否可以相似对角化,如果是,求出对角矩阵和对应的相似变换矩阵。 8. 判断第6题各小题是否为正定矩阵。 9. 求下列向量组的秩和它的一个最大线性无关组,并将其余向量用该最大无关组线性表示。 1 = (4, -3, 1,3), 2 = (2, -1, 3, 5), 3 = (1, -1, -1, -1), 4 = (3, -2, 3, 4), 5 = (7, -6, -7, 0) 10.(二次型标准化)用正交变换化下列二次型为标准形 f (x 1 , x 2 , x 3 ) = x 1 2 - 4 x 1 x 2 + 4 x 1 x 3 -2 x 2 2 +8 x 2 x 3 -2 x 3 2 11. (电路网)图3.1是连接三个电压已知终端的电路网,求a, b, c点的电压。 2 20V a 4 3 5 b 3 0V 第一章 MATLAB入门 7 5V 3 c 图3.1 电路图 123 12. (Hamilton-Carley定理)就矩阵A = 456 验证下列性质 780 (i) 设 1 , 2 , …, n 为n阶方阵A的特征值,则 n i1 n i = a i1 n ii (A的迹), i1 i = (-1) n A; (ii) 设f (x)为A的特征多项式, 则f (A) = 0。 8 第一章 MATLAB入门 习题 4 1 求下列多项式的所有根, 并进行验算。 (1) x 2 +x+1; (2) 3x 5 -4x 3 +2x-1; (3) 5x 23 -6x 7 +8x 6 -5x 2 ; (4) (2x+3) 3 -4 (提示:先用conv展开) 2 求方程 xln(x 2 1x)x 2 10.5x0 的正根。 3 用MATLAB指令求解第一章习题4。 4 (超越方程) 超越方程的解有时是很复杂的,作出 f (x) = x sin (1/x) 在[ - 0.1, 0.1]内的图,可见在x = 0附近f (x) = 0有无穷多个解,并设法求出它们的近似解,使 计算结果误差不超过0.01。 5 求解下列非线性方程组在原点附近的根 9x 2 36y 2 4z 2 36 22 x2y20z0 16xx 3 2y 2 16z 2 0 6 求解下列方程组在区域 0< , <1内的解 0.7sin 0.2cos 0.7cos 0.2sin 7 (椭园的交点) 两个椭圆可能具有0~4个交点,求下列两个椭园的所有交点坐标 (x - 2) 2 + (y - 3 + 2x) 2 = 5 2 (x-3) 2 + (y/3) 2 = 4 8 作出下列函数图形,观察所有的局部极大, 局部极小和全局最大, 全局最小值点的粗略位置; 并用MATLAB函数fminbnd和fminsearch求各极值点的确切位置 (1) f(x)=x 2 sin(x 2 -x-2), [-2,2]; (2) f(x)=3x 5 -20x 3 +10, [-3, 3]; 第一章 MATLAB入门 9 (3) f(x)= x 3 -x 2 -x-2 [0, 3]. 9 考虑函数 f(x,y)= y 3 /9+3x 2 y+9x 2 +y 2 +xy+9 (1)作出f(x,y)在-2 (2) 用MATLAB函数fminsearch求极值点和极值。 10. 假定某天的气温变化记录如第二章习题5,试用最小二乘方法找出这一天的气温变化规律。 考虑下列类型函数, 作图比较效果,并计算均方误差。 (1) 二次函数; (2) 三次函数; (3) 钟形函数 f(x)ae b(t14) ; (4) 函数 f(x)rsin( 11 (化学反应平衡) 一等克分子数一氧化碳(CO)和氧气(O 2 )的混合物在300K和5bar压力下达 到平衡,理论反应方程式为 CO + 0.5 O 2 CO 2 实际反应方程式为 CO + N 2 x CO + 0.5 (1 +x) O 2 + (1 - x) CO 2 剩余CO比值x满足化学平衡方程式 2 12 t ) . K p (1x)1052.x 0x1 x1xp 这里Kp = 3.06, p = 5 bar求x. 12 (月还款额)作为房产公司的代理人,你要迅速准确回答客户各方面的问题。现在有个客户看 中了你公司一套建筑面积为180平方米,每平方单价7500元的房子。他计划首付30%,其余 70%用20年按揭贷款(贷款年利率5.04%)。请你提供下列信息:房屋总价格、首付款额、月 付还款额。如果其中10万元为公积金贷款(贷款年利率4.05%)呢? 13(栓牛鼻的绳子)农夫老李有一个半径10米的圆形牛栏,里面长满了草,老李要将家里一 头牛栓在一根栏桩上,但只让牛吃到一半草,他想让上大学的儿子告诉他,栓牛鼻的绳子应为 多长? 10 第一章 MATLAB入门 14 (弦截法)牛顿迭代法是一种速度很快的迭代方法,但是它需要预先求得导函数。若用差商 代替导数,可得下列弦截法 x k1 x k x k x k1 f(x k ) f(x k )f(x k1 ) 这一迭代法需要两个初值x 0 , x 1 ,编写一个通用的弦截法计算机程序并用以解习题2。(提示: 函 数参数求值用MATLAB函数feval) 15 (线性迭代) 迭代过程 x k+1 = g (x k ) 的收敛性主要条件是在根的附近满足g ‘ (x)<1。从理论上证明线性迭代 x k+1 = a x k + 1 只有两种极限形态:不动点或无穷大。分别就a=0.9, -0.9, 1.1, -1.1 (取x 0 =1, 迭代20步)用图形 显示迭代过程的不同表现(提示:用subplot将4个子图放在一个图形窗口比较) 16 (通道中的细杆) 要运送一根细杆子通过由宽5cm和宽10cm的通道垂直交叉口,在运送过 程中必须保持杆子是水平的(如图4.6),问这根细杆至多可有多长?又通道为园柱形的且细杆 5cm 不必保持水平,细杆至多可有多长?
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