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随机信号实验1
2025-09-25 17:44:42 责编:小OO
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1、熟悉并练习使用下列Matlab 的函数,给出各个函数的功能说明和内部参数的意义,并给

出至少一个使用例子和运行结果:

1) rand(m,n)   生成m×n 随机矩阵,其元素在(0,1)内

例:>> y=rand(2,3)

y =

   0.99    0.9706    0.4854

0.1576    0.9572    0.8003

2) randn(m,n)        

产生随机数数组或矩阵,其元素服从均值为0,方差为1的正态分布

例:Y = randn(3,3)

Y =

   -0.2620   -0.8314   -0.5336

   -1.7502   -0.9792   -2.0026

   -0.2857   -1.15    0.92

3) normrnd()

(1)y = normrnd(m,n,a,b)   产生均值为m,标准差为n的正态随机过程,a和b是y的维数。

例:y= normrnd(2,1,3,4)

y =

    3.4367    0.7922    3.3790    1.7275

    0.0391    4.9080    0.9418    3.0984

    1.8023    2.8252    1.5314    1.7221

4)  y= mean(A)         A的均值。 

例:A = [2 2 3; 3 4 6; 4 5 8; 3 9 7];M=mean(A)

M =

     3     5     6

5) var()  求方差

例:X=[1:1:5;1:2:10];V=var(X,1)

V =

         0    0.2500    1.0000    2.2500    4.0000

6) xcorr(x,y)      计算x,y的互相关,当x=y时,计算的则是自相关。

例:x=normrnd(3,2,1,2); y=normrnd(3,2,1,2);z=xcorr(x,y)

z =

    2.2262    7.1017    3.3591

7) periodogram(x)  计算x的功率谱密度   例: >> X=[-30:2:30];Y=periodogram(X);plot(Y)

8) fft(x,n)离散傅里叶变换

     用快速傅里叶算法得到的离散傅里叶变换,返回矩阵每一列的傅里叶变换

      返回n点的离散傅里叶变换,如果X的长度小于n,X的末尾填零。如果X的长度大于n,则X被截断。当X是一个矩阵时,列的长度也服从同样的操作。

X=[0:0.2:1];Y = fft(X,5)

Y =

   2.0000            -0.5000 + 0.6882i  -0.5000 + 0.1625i  -0.5000 - 0.1625i  -0.5000 - 0.6882i

9) normpdf(x,m,a)    求正态分布概率密度函数值,m为均值,a为方差。

x=[-8:0.1:8];y=normpdf(x,1,2);plot(x,y)

 (9图)  (10图)

10) normcdf(x,m,a)求正态分布概率分布函数值,参数为m,a

 x = (-6:0.1:10); y = normcdf(x,0,1);plot(x,y)

11) unifpdf(x,a,b)

参数为a,b的均匀分布函数值

x = [0:0.1:2];y = unifpdf(x,1,2)

y =

 0     0     0     0     0     0     0     0     0     0     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1     1    

12) unifcdf(x,a,b)求连续均匀分布的概率分布函数值,参数为a,b的均匀分布累计分布函数值

>> x=[0;0.1;1] ; y=unifcdf(x,-1,1);plot(x,y)

(12图) (13图)

13)raylpdf(x,a)求瑞利概率密度分布函数值,参数为a

 >> x = [-0.5:0.1:8];p = raylpdf(x,2);plot(x,p)

14) raylcdf(x,a)求瑞利分布的概率分布函数值,参数为a.

 >> x = [0:0.1:8];p = raylcdf(x,2);plot(x,p)

 (14图)(15图)

15) exppdf(x,m)求指数分布的概率密度函数值

x=[-1:0.1:8]; y = exppdf(x,2);plot(x,y)

16) expcdf(x,m)求指数分布的概率分布函数值,m为均值

x = [0:0.2:6];y = expcdf(x,1);plot(x,y)

 (16图)(18图)

17) chol()对称正定矩阵的Cholesky分解

(1)R=chol(X)          产生一个上三角阵R,使R'R=X。若X为非对称正定,则输出一个出错信息

(2)[R,p]=chol(X)     不输出出错信息。当X为对称正定的,则p=0,R与上述格式得到的结果相同;否则p为一个正整数。如果X为满秩矩阵,则R为一个阶数为q=p-1的上三角阵,且满足R'R=X(1:q,1:q)。

n = 3;X = pascal(n);R = chol(X)

R =

     1     1     1

     0     1     2

     0     0     1

18) ksdensity()核平滑密度估计

(1)[f,xi] = ksdensity(x)        计算向量x样本的一个概率密度估计,返回向量f是在xi各个点估计出的密度值

(2)f = ksdensity(x,xi)         计算在确定点xi处的估计值

R = normrnd(1,5);[f,xi] = ksdensity(R);plot(xi,f)

19) hist()画柱状图

(1)n = hist(Y)            将向量Y中的元素分成10个等长的区间,再返回每区间中元素个数,是个行向量

(2)n = hist(Y,x)          画以x元素为中心的柱状图

(3)n = hist(Y,nbins)      画以nbins为宽度的柱状图

Y=rand(80,3);hist(Y,5)

20) int()计算积分

(1)int(s)        对符号表达式s中确定的符号变量计算计算不定积分

(2)int(s,v)      对符号表达式s中指定的符号变量v计算不定积分.

(3)int(s,a,b)    符号表达式s的定积分,a,b分别为积分的上、下限

(4)int(s,v,a,b)  符号表达式s关于变量v的定积分,a,b为积分的上下限

syms x;y=int(x)

y =

x^2/2

2、产生高斯随机变量

(1) 产生数学期望为0,方差为1 的高斯随机变量;

y=randn(3,5)

y =

    0.8655    0.6853   -0.5290    0.21   -0.8088

   -0.4157    1.0377   -1.6280   -1.1271    1.1610

   -1.1149    1.8222    1.6173   -0.5592    0.5921

(2) 产生数学期望为5,方差为10 的高斯随机变量;

y=normrnd(5,10,3,5)

y =

    6.3779   -8.8523   -6.71   13.5297    9.1578

  -10.8682   14.54   -0.7711    9.7733    5.4297

   -5.1915   -1.0112   -3.33    8.0232   -4.4885

(3) 利用计算机求上述随机变量的100 个样本的数学期望和方差,并与理论值比较;

>> x=randn(1,100)                >> x= normrnd(5,10,100,1)

       y=mean(x)                        y=mean(x)

       z=var(x,1)                       z=var(x)

y =                                y =

   -0.0727                               5.4337

z =                                z =

    1.0000                              92.2129   

3、产生χ 2分布的随机变量

(1) 产生自由度为2,数学期望为2,方差为4 的具有中心χ 2分布的随机变量;

>> x=randn(1,2)   y=x.^2    z=y(1)+y(2)

x =

   -0.6313   -0.5298

y =

    0.3985    0.2807

z =

    0.6793

(2) 产生自由度为2,数学期望为4,方差为12 的具有非中心χ 2分布的随机变量;

>> x=normrnd(1,1,1,2)   y=x.^2  z=y(1)+y(2)

x =

   -0.5285    1.3957

y =

    0.2793    1.9479

z =

    2.2272

(3) 利用计算机求上述随机变量的100 个样本的数学期望和方差,并与理论值比较;

1.   for i=[1:1;100]   x=randn(1,2)    y=x.^2    z(i)=y(1)+y (2)   end    a=mean(z)    b=var(z)

a =

    2.1221

b =

4.3034

2. for i=1:100   x=normrnd(1,1,1,2)  y=x.^2  z(i)=y(1)+y (2)  end  a=mean(z)  b=var(z)

  a =

    4.2418

b =

   12.9001

4、利用Matlab 现有pdf 和cdf 函数,画出均值为零、方差为4 的高斯随机变量的概率密度

曲线和概率分布曲线。

>> x=-8:0.1:8;                                      >> x=-8:0.1:8;

y=normpdf(x, 0, 2);                                 y=normcdf(x, 0, 2);

plot(x, y); title('概率密度')                      plot(x, y);title('概率分布')

 

5、产生长度为1000 数学期望为5,方差为10 的高斯随机序列,并根据该序列值画出其概

率密度曲线。(不使用pdf 函数)

>> clear

x=normrnd(5,sqrt(10),1000,1);

[Y n]=ksdensity(x);

plot(n,Y);title('概率密度')

6、利用Matlab 求随机变量的统计特性

>> syms A x y;

f=A*exp(-(2*x+y));

C=int(int(f,x,0,inf),y,0,inf)     

P=int(int(f,x,2,inf),y,1,inf)     

fx=int(f,y,0,inf)                

fy=int(f,x,0,inf)

C =

A/2

P =

A/(2*exp(5))

fx =

A/exp(2*x)

fy =

A/(2*exp(y))下载本文

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