[PPT模板]数学建模引言.ppt

Matlab与数学建模,周晓军贵州师范大学数学与计算机科学学院2010.9,2,上课须知,按时上课爱护机房卫生上机时，保持机房安静下机后，请关闭计算机,3,公共邮箱,用户名：sxjm_密码：sxjm2011QQ群名称：2011贵师大数模QQ群号码：149408990,4,全国大学生数学建模竞赛(中文网):http:/,全国大学生数学建模竞赛(英文网):http:/,5,Matlab与数学建模,杨一都等编著:Matlab6.5与数值计算,2005王沫然:MATLAB 与科学计算(第2版),电子工业出版社,2003薛定宇,陈阳泉:高等应用数学问题的MATLAB求解(第2版),清华大学出版社,2008,6,万福永,戴浩晖,潘建瑜:数学实验教程(Matlab版),科学出版社，2010萧树铁,姜启源,张立平,何青等:大学数学:数学实验(第2版),高等教育出版社，2006赵静等:数学建模与数学实验（第2版）（附光盘）,高等教育出版社，2003,7,高校应用数学学报（CSIAM会刊，交叉学科）工程数学学报（CSIAM会刊，实际应用）数学的实践与认识 CSIAM 年会论文集 Mathematical and Computer Modeling（美）中国大学教学 全国数学建模教学与应用会议论文集,有关期刊,8,Matlab与数学建模,用计算机解决数学问题,数学软件,公共的基础软件：BASIC，FORTRAN，C，Pascal,矩阵实验室系统：Matlab，Scilab，Octave,计算机代数系统：Mathematica，Maple,交互式数学系统：MathCAD,9,Matlab 简介,在欧美各高等院校，Matlab 已经成为线性代数、数值分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。Matlab 功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。,Matlab是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境。,10,Matlab 简介,Matlab:Matrix Laboratry 矩阵实验室,Matlab 的发展,1980年，Moler 教授用 Fortran 语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。,1984年，Moler 等成立了 The MathWorks 的公司，用 C 语言完全改写 Matlab，并推出第一个商业版。,增添图形图像处理、符号运算、以及与其他流行软件 的接口功能，使得 Matlab 的功能越来越强大。,到九十年代，在国际上 30 几个数学类科技应用软件中，Matlab 在数值计算方面独占鳌头。,11,目前，Matlab 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，是一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了，有人称它为“第四代”计算机语言。就影响而言，至今仍然没有一个别的计算软件可与 Matlab 匹敌。,Matlab 简介,12,13,购买（下载）Matlab 软件,Matlab 的安装,插入光盘，自动运行；或点击安装程序 setup.exe,14,Matlab 的特点与功能,Matlab 具有很强的数值计算功能,Matlab 以矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先指定 矩阵维数（动态定维）,按照 IEEE 的数值计算标准进行计算,提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率,Matlab 命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，容易掌握,15,Matlab 的特点与功能,16,Matlab 丰富的工具箱（toolbox）,Matlab 的特点与功能,根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱,17,Matlab 的基本用法,18,Matlab 的工作界面,命令窗口,当前工作目录,当前工作空间,输入命令的历史记录,命令提示符,19,矩阵的直接排列输入,矩阵用方括号“”括起,例：A=1 2 3;4 5 6;7 8 9,矩阵同一行中的元素之间用 空格 或 逗号 分隔,矩阵行与行之间用 分号 分开,直接输入法中，分号可以用 回车 代替,例：,矩阵,Matlab 的操作对象是 矩阵,20,矩阵元素可以是任何数值表达式,例：x=-1.3,sqrt(3),(1+2+3)*4/5,矩阵元素赋值,矩阵元素的单独赋值,例：x(5)=abs(x(1),例：x(5)=abs(x(6)?,注：Matlab自动将向量 x 的长度扩展到 5，并将未赋值部分置零。,21,大矩阵可以把小矩阵作为其元素,矩阵元素赋值,如何在原矩阵的右边添加一列？,22,单个元素的引用,例：A(2,3),矩阵元素的引用,多个元素的引用：冒号的特殊用法,例：x=3:2:1,23,多个元素的引用（续）,例：x(1:3),矩阵元素的引用,A(3,1:3),A(i:j,m:n)表示由矩阵 A 的第 i 到第 j 行和第 m 到第 n列交叉线上的元素组成的子矩阵。,可利用冒号提取矩阵 的整行或整列。,例：A(1,:),A(:,1:2),A(:,:),24,Matlab帮助系统,例：help eig,help help,例：doc eig,25,Matlab 查找命令,26,变量命名原则,Matlab 变量,27,分号和续行符的作用,Matlab 变量,若不想在屏幕上输出结果，可以在语句最后加分号,如果语句很长，可用续行符“”（三个点）续行 续行符的前面最好留一个空格,例：,28,变量的查询,Matlab 变量,who 显示工作空间中的所有变量,whos 查看工作空间中变量的详细属性,29,系统预定义变量,Matlab 变量,pi 圆周率，其值为 imag(log(-1),inf/Inf 无穷大,nan/NaN Not-a-Number，一个不定值，如 0/0,eps 浮点运算相对精度,特殊变量 ans,i/j 虚部单位，即,应尽量避免给系统预定义变量重新赋值！,30,数与算术表达式,Matlab 数值运算,浮点运算的相对误差为 eps,浮点数表示范围为：10-308 10308,复数作为矩阵元素输入时，加号两边不能有空格!,31,数学运算符,+加法,Matlab 数值运算,-减法,*乘法,/和 除法（右除和左除）,幂运算,32,输出格式,Matlab 的输出,Matlab 以双精度执行所有的运算，运算结果可以在屏幕上输出，同时赋给指定变量；若无指定变量，则系统会自动将结果赋给变量“ans”,Matlab 中数的输出格式可以通过 format 命令指定,format 只改变变量的输出格式，但不会影响变量的值！,33,各种 format 格式,34,Excel数据的读取,使用方法num=xlsread(filename)从指定文件名夹读取，比如说num=xlsread(data.xls),即从当前程序所在文件夹里，从A1单元格开始读取，读取data.xls文件，把数据返回给num。num=xlsread(filename,-1)用户可以使用鼠标选择单元格范围。NUMERIC=xlsread(c:matlabworkBook1,sheet2,a2:j5)sheet和单元格范围同时限制。,35,清除当前工作空间中的变量,clear 清除当前工作空间中的所有变量,clear A x 清除指定的变量,36,几个小技巧,Matlab 的命令记忆功能：上下箭头键,命令补全功能：Tab 键,可以先输入命令的前几个字符，再按上下键缩小搜索范围,用 Esc 键 删除命令行,2023/4/29,Slide 32(of 38),MATLAB 语言的优势,编程简单，类似于其他语言，如C集成度更高，扩展性更好数学问题数值解能力强大由Maple内核构成的符号运算工具箱可以继承Maple所有解析解的求解能力在数学、工程领域各种“工具箱”强大的系统仿真能力，Simulink建模在控制界是国际首选的计算机语言,2023/4/29,Slide 33(of 38),开放式免费科学运算语言简介,Scilab：http:/www.scilab.org/Baidu：http:/http:/,2023/4/29,Slide 36(of 38),MATLAB语言学习方法与资源,带着问题学，活学活用，学用结合，急用先学，立竿见影，在“用”字上狠下功夫。The MathWorks公司官方网站费提供了全套MATLAB语言及工具箱手册的HTML版和PDF版电子文档http:/联机帮助系统命令：help、doc、lookfor,2023/4/29,Slide 37(of 38),本课程与其他相关课程的关系,和数学的关系应用数学和纯数学，数学问题机械化侧重直接获得问题的解，而不是存在性和数值分析的关系不是数值分析的MATLAB语言求解，从算法上看，选择的算法更有效，变步长、自适应的算法实现可以求解析解求解的面也更大，更全面,和其他后续课程的关系利用计算机数学语言更好解决后续课程中的数学问题和相关计算问题,