MATLAB第一节初步.ppt

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1、1,数学实验 第一节 MATLAB初步 主讲人：田献珍 Q Q：46545640 Tel:0772-3517084,广西工学院鹿山学院,2,参考书目,数学建模与数学实验赵静，但琦主编，高等教育出版社，2008.数值计算张军主编，清华大学出版社，2008.7.数学建模及其基础知识详解费浦生，羿旭明主编，武汉大 学出版社，2006.5.数学建模与数学实验张圣勤主编，复旦大学出版社，2008.9.MATLAB 7.0张圣勤主编，机械工业出版社，2006.3.网络资源：,3,教学内容,广西工学院鹿山学院,第一节 MATLAB 初步,第二节 符号计算,第三节 绘图,第四节 程序设计,第五节 数值计算,第

2、六节 插值、拟合,4,一、MATLAB 概述,第一讲 MATLAB 初步,二、基本（查询）命令,三、基本赋值和运算,5,一.MATLAB概述,6,1.MATLAB 概述,1984年由美国 MathWorks 公司推向市场；英文 MATrix LABorotory(矩阵实验室)缩写；广泛应用于工程计算、数值分析领域；功能强大、简单易学、编程效率高；线性代数、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.,1.MATLAB 概述,7,2.MATLAB 特点（1）数值计算和符号计算功能微积分：微分、积分、求极限、泰勒展开、级数求和；代数：求逆、特征值、行列式、

3、代数方程解的化简、数学表达式的指定精度；数值分析：插值和拟合、数值微分和积分、函数逼近、代数方程和微分方程的数值解和符号解。统计计算：均值、方差、概率、参数估计、假设检验、相关性和回归分析、统计绘图、随机数产生器等；优化问题的求解：线性规划、非线性规划等问题的求解；,2.MATLAB 特点,8,（2）MATLAB语言命令行的交互式操作、程序方式工作；很容易地实现C或FORTRAN语言的几乎全部功能。,（3）图形功能 低级图形命令：图形句柄操作；高级图形命令：图形命令；高级图形命令可用于 绘制二维、三维图形，并可进行图形和坐标的标识、视角和光照设计、色彩精细控制等等。,2.MATLAB 特点,9

4、,（4）应用工具箱工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱 功能性工具箱：主要用来扩充其符号计算功能、可视建模仿真功能及文字处理功能等；学科性工具箱：专业性比较强，如控制系统工具箱、信号处 理工具箱、神经网络工具箱、最优化工具箱、金融工具箱等，用户可以直接利用这些工具箱进行相关领域的科学研究。,2.MATLAB 特点,10,CPU：最低要求PentiumII(奔腾II),或更高。内存：最好是256M或更多。硬盘：至少预留200M以上的空间，或更多。系统：windows98/NT/2000/XP或其他相关产品。预装软件：（1）安装Office97/2000/XP,用予运行MATLAB中与EX

5、CEL相关的软件。（2）visualC/C+6.0/7.0或Fortran5.0（3）PDF文件浏览器。,3.MATLAB运行环境,11,（一）MATLAB的启动（1）通过“开始”按钮，选择“程序”菜单项，然后打开“MATLAB”菜单中的“MATLAB”程序；,（2）建立快捷方式的功能，将MATLAB程序以快捷方式放在桌面上。只要在桌面上双击该图标即可启动MATLAB。,4.MATLAB集成环境,12,（二）MATLAB命令窗口（1）菜单栏 菜单栏共包含File、Edit、Window、debug、desktop和Help六项。File菜单项：New：用于建立M文件、图形窗口。M-File：打

6、开M文件编辑器。Figure：打开一个空白的图形窗口。Variable：打开工作空间窗口。Model：打开创建新模型窗口。GUI：打开创建新图形用户界面对话框。,4.MATLAB集成环境,13,Open：打开一个已经建立的M文件 Close Command Window:关闭当前命令窗口 Import data：将文件中的数据导入到 MATLAB 工作空间 Save Workspace As：把当前工作空间的所有变量用后缀为.mat的文件保存起来 Set Path：更改 MATLAB 执行命令时的搜索路径 Page Setup：设置页面布局、页眉、页脚中所用的字体等 Print：设置打印参数

7、Print Selection：打印窗口中选定的内容,4.MATLAB集成环境,14,Edit菜单项：Undo、Redo、Cut、Copy和Paste等：分别用于撤销、重复上一次操作、剪切、复制和粘贴。Paste Special:将存放在缓冲区内的内容按照一定的格式存放在剪贴板变量中。Select All：用于选定当前窗口中所有内容。Delete：删除预先选定的内容。Find：当前目录中的M-文件中查找相应内容。Clear Command Window：清除命令窗口中显示内容，但不会删除工作空间中内容。（命令：clc）Clear Command History：清除历史记录。,4.MATLAB

8、集成环境,15,Debug菜单,Open M-File：打开一个要调试的M-文件Step：逐个语句运行Step In：进入下一个语句Step Out：退出调试Clear breakpoints in all file：清除所有文件断点Stop if errors/warning：遇到错误或警告断点停止运行,4.MATLAB集成环境,16,Desktop菜单,Desktop layout：选择窗口布局 Default：默认布局 All tabbed：同时显示5个窗口 Save layout：存储版式 Organize layout：组织版式，由用户自己定义 profiler：评述器口,4.MAT

9、LAB集成环境,17,Windows菜单,Close all Documents：关闭所有打开的编辑窗口，当某一个窗口被打开时，MATLAB会自动在Windows这一栏产生这个窗口的名称。,Help菜单,Demos：打开功能演示。,4.MATLAB集成环境,18,命令窗口的工具栏 工作空间新建 剪切 粘贴 浏览器 新仿真模型 打开 复制 撤消 路径浏览器 帮助,4.MATLAB集成环境,19,【例】在MATLAB命令窗口输入命令：键入 3*4 回车 ans=12。,Command windows 命令窗口的命令编辑区,键入命令并按下回车键后，MATLAB就会执行所输入的命令，并在命令后面给出计

10、算结果。,4.MATLAB集成环境,20,二、基本（查询）命令,21,1.help+命令名/函数名 帮助命令，显示系统中所有相关项目 例如:help plot helpcov2.What+目录名 显示该目录内容命令 例如:what Matlab 显示Matlab目录下的所有M-文件。,22,3Type+M-文件名 显示当前工作目录下某 M-文件内容命令 例如：type chase14Lookfor+关键字 寻找命令或字符串的功能例如：lookfor clc lookfor acos,23,5Which+命令/函数名 显示函数所在的文件位置，给出路径例如：which chase1 which p

11、ath,6Load+.txt数据 or 变量名 将记事本中的数据加载到工作空间中例如：D=load(F:d.txt)Note：d.txt中必须是纯数据格式,24,7.从读EXCEL取数据,filename,pathname=uigetfile(*.xls);%获取源文件名、文件路径，在变量工作空间中有显示file=pathname filename;%定义该文件名x=xlsread(file);%定义变量名，并读取数据y=x(:,6);%抽取第6列数据,25,7who,whos 显示当前变量 whos命令更详细。8save+变量名 保存结果命令 例如：save D 以D.mat格式将变量存入当

12、前工作目录下例,26,9Disp（变量名）显示文本或变量内容命令 例如：x=1 2 3 disp(x)y=aaaaaaa disp(y)10Dir 显示当前目录下所有内容目录 例如：dir,27,三.基本赋值和运算,广西工学院鹿山学院,28,（一）变量名、特殊变量表MATLAB中变量的命名规则是：（1）变量名必须是不含空格的单个词；（2）变量名区分大小写；（3）变量名最多不超过19个字符；（4）变量名必须以字母打头，之后可以是 任意字母、数字或下划线，变量名中 不允许使用标点符号.,广西工学院鹿山学院,29,比如：键入 lamda=27 回车 lamda=27 键入 beta=40 回车 be

13、ta=40 键入 exp(lamda)回车 ans=5.3205e+011 键入 sin(beta)回车 ans=0.7451 键入 tan(lamda*beta)回车 ans=-0.8558,（一）变量名、特殊变量表,30,特殊变量表,（一）变量名、特殊变量表,31,关系运算符,（一）变量名、特殊变量表,32,比如：键入 lamda=27n 回车 lamda=27 键入 beta=40 回车 beta=40 键入 lamda/beta 回车 ans=0.6750 键入 lamdabeta 回车 ans=1.4815 键入 tan(lamda*beta).+lamdabeta 回车 ans=0

14、.6256,（一）变量名、特殊变量表,33,常见数学函数,（一）变量名、特殊变量表,34,Note：在算术、关系、逻辑运算中，算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最低。,（一）变量名、特殊变量表,35,矩阵是MATLAB最基本的数据对象，MATLAB的大部分运算或命令都是在矩阵运算的意义下执行的。在MATLAB中，不需对矩阵的维数和类型进行说明，MATLAB会根据用户所输入的内容自动进行配置。,广西工学院鹿山学院,（二）矩阵变量,36,1.建立矩阵方法：直接输入法、利用M文件建立矩阵（1）直接输入法：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔，不同行

15、的元素之间用分号分隔。(也可以用回车键代替分号)例1 键入命令:A=1 2 3;4 5 6;7 8 9 输出结果是：A=1 2 3 4 5 6 7 8 9,（二）矩阵变量,37,（2）利用M文件建立矩阵：对于比较大且比较复杂的矩阵，可以通过M文件建立矩阵。第一步：使用编辑程序输入文件内容。第二步：把输入的内容以纯文本方式存盘(设文件名为mymatrix.m)。第三步：在MATLAB命令窗口中输入mymatrix，就会自动建立一个名为AM的矩阵，可供以后显示和调用。,例2 键入p=1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 注：MATLAB按列优先存储，对大小写变量有区分；,（二）矩阵变量,

16、38,*矩阵中元素的简单操作A(r,:)矩阵A的第r行；A(:,r)矩阵A的第r列；A(:)依次提取矩阵A的每一列，将A拉伸为一个列向量；A(i1:i2,:)=删除A的第i1-i2行，构成新矩阵；A(:,j1:j2)=删除A的第j1-j2列，构成新矩阵；A B；A；B将矩阵A和B拼接成新矩阵；A(i1:i2,j1:j2)取矩阵A的第i1-i2行、第j1-j2列构成新矩阵；A(i2:-1:i1,:)以逆序提取矩阵A的第i1-i2行，构成新矩阵；,（二）矩阵变量,39,说明：在MATLAB中，冒号是一个重要的运算符。利用它可以产生向量，还可用来拆分矩阵。冒号表达式的一般格式是：,（二）矩阵变量,e

17、1:e2:e3其中e1为初始值，e2为步长，e3为终止值。冒号表达式可产生一个由e1开始到e3结束，以步长e2自增的行向量。,40,例 求解线性方程组AX=B，其中,在MATLAB命令窗口输入命令：a=1,1.5,2,9,7；0,3.6,0.5,-4,4；7,10,-3,22,33；3,7,8.5,21,6；3,8,0,90,-20;b=3;-4;20;5;16;x=ab,得到的结果是：x=3.5653-0.9255-0.2695 0.1435 0.0101,（二）矩阵变量,41,2.行向量的建立矩阵的特殊情况,x=a b c d e f 创建包含指定元素的行向量；x=first:last创建

18、从first开始，加1计数，到last结 束的行向量.x=first:increment:last 创建从first开始，加increment计数，到last结束的行向量.x=linspace(first，last，n）创建从first开始，到last结束，有n个元素的行向量.x=logspace(first，last，n）创建从first开始，到last结束，有n个元素的对数分隔行向量.,（二）矩阵变量,42,3.列向量的建立,直接产生 例 c=1；2；3；4转置产生 例 b=1 2 3 4;c=b,（二）矩阵变量,说明：以空格或逗号分隔的元素是不同列的元素，而以分号分隔的元素是不同行的元素

19、.,43,设：a=a1,a2,an,c是标量.则：a+c=a1+c,a2+c,an+c,*向量与标量的运算,（二）矩阵变量,a.*c=a1*c,a2*c,an*c a./c=a1/c,a2/c,an/c(右除）a.c=c/a1,c/a2,c/an(左除）a.c=a1c,a2c,anc c.a=ca1,ca2,can,44,输入：x=1:50;(1+x.2).1 或 1./(1+x.2),比如：设x=1:50,求：y=1/(1+x2)的值,45,*向量与向量的运算,设：a=a1,a2,an,b=b1,b2,bn则：a+b=a1+b1,a2+b2,an+bn,（二）矩阵变量,a.*b=a1*b1,

20、a2*b2,an*bn a./b=a1/b1,a2/b2,an/bn a.b=b1/a1,b2/a2,bn/an a.b=a1b1,a2b2,anbn,46,访问一个元素：x(i)表示访问数组x的第i个元素.访问一块元素：x(a：b：c)表示访问数组x的第a个元素开始，以步长b到第c个元素(但不超过c),b可以为负数，b缺省时为1.,*向量元素的操作,（二）矩阵变量,直接使用元素编址序号：x(a b c d)表示提取数组x的第a、b、c、d个元素构成一个新的数组x(a)x(b)x(c)x(d).,47,例 求方程 x4+7x3+9x-20=0的全部根。在MATLAB命令窗口输入：p=1,7,0,9,-20;%建立多项式系数向量 x=roots(p)%求根,得到的结果是：x=-7.2254-0.4286+1.5405i-0.4286-1.5405i 1.0826,（二）矩阵变量,