matlab01_intro

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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,1,数学实验,学习内容与要求,学会熟练使用数学软件,Matlab,设计算法解决一些数学问题,用,数学,软件,通过,计算机,解决,数学问题,学习关键,勤练习,多思考,2,数学实验,数学相关软件,公共的基础软件:,BASIC,Pascal,FORTRAN,C,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,Calcwin,3,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,4,Matlab,简介,Matlab:,Mat,rix,Lab,oratory,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。,目前,,Matlab,已成为世界顶尖的数学应用软件就影响而言,至今仍然没有一个别的计算软件可与,Matlab,匹敌,5,Matlab,的发行,1984年,,Matlab,1.0(,DOS,版,182,K,20,多个函数),1992年,,Matlab 4.0,(93年推出,Windows,版,加入,simulink,)1994年,,Matlab 4.2,(得到广泛重视和应用),199,9,年,,Matlab 5.3,(真正实现,32,位运算)2002年,,Matlab 6.5,(采用,JIT,加速器),2004年,,Matlab 7.0,自2006年起,,Matlab,每年更新两次,目前最新版为,R2009b,(,2009,年,9,月,4,日发布),Matlab,简介,6,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,必须安装的部件,Matlab,Symbolic Math Toolbox,Extended Symbolic Math,这里以,Matlab 7.0.4,为例,自,R2008a,开始增加了激活要求,(,符号计算工具箱合成了一个,),7,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,Matlab,是一个交互式软件系统,输入一条命令,立即就可以得出该命令的结果,8,Matlab,的特点与功能,Matlab,符号计算功能,Matlab,和著名的符号计算语言,Maple,相结合,Matlab,的编程功能,Matlab,具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征,而且,简单易学、编程效率高,。通过,Matlab,进行编程完成特定的任务,Matlab,的绘图功能,Matlab,提供丰富的绘图命令,很方便实现数据的可视化,9,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,Matlab,的,Simulink,动态仿真集成环境,提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能,Symbolic Math,PDE,Optimization,Signal process,Image Process,Statistics,Control System,System Identification,10,Matlab,的基本用法,Matlab,系统的启动,使用,Windows“,开始”菜单,运行,Matlab,系统启动程序,matlab,双击,Matlab,快捷图标,Matlab,系统的退出,在,Matlab,主窗口,File,菜单中选择,Exit Matlab,在,Matlab,命令窗口输入,exit,或,quit,单击,Matlab,主窗口的“关闭”按钮,11,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,12,定义矩阵:直接输入法,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:,矩阵的输入,Matlab,的操作对象是,矩阵,命令提示符,不用输入,回车,运行所输入的命令,13,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),),?,Matlab,会,自动将向量,x,的长度扩展到 5,,并将未赋值部分置零。,动态定维功能,14,大矩阵可以把小矩阵作为其元素,矩阵元素赋值,例:,A,=,A,;,11 12 13,在原矩阵的下方加一行,如何在原矩阵的右边添加一列?,15,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,利用小括弧和元素所在的位置,(,下标,),x,(,i,),:,向量,x,中的第,i,个元素,A,(,i,j,),:,矩阵,A,中的第,i,行,第,j,列元素,例:,x=,1:2:5,y=,1:2:6,例:,x=,2:1:5,y=,2:5,例:,x=,3:2:1,产生一个由,等差序列,组成的向量;,a,是首项,,b,是公差,,c,确定,最后一项;若,b=1,,则,b,可以省略,a:b:c,16,例:,x(1:3),A(3,1:3),矩阵元素的引用,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(:,1:3),A(:,:),17,Matlab,帮助系统,联机帮助,help,显示指定命令的简短使用说明,例:,help,eig,help,help,详细使用帮助,doc,以网页形式,显示指定命令的帮助页,例:,doc,eig,其它相关命令,helpdesk,、,helpwin,18,Matlab,查找命令,lookfor,按指定的关键词查询与之相关的命令,例:,lookfor,inverse,which,显示指定函数所在的目录,例:,which,eig,其它相关命令,cd,、,dir,、,more,19,变量命名原则,Matlab,变量,以,字母开头,后面可以跟,字母、数字,和,下划线,长度,不超过,63,个字符,(6.5 版本以前为,19,个,),变量名,区分字母的,大小,写,Matlab,语句的通常形式,变量,=,表达式,表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子,,其结果被赋给赋值号“,=”,左边的变量,20,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:,21,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,22,系统预定义变量,Matlab,变量,pi,:,圆周率,,其值为,imag(log(-1),i,nf,,,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!,23,Matlab,数值运算,Matlab 中的数默认是,双精度实数,,表示方法,同,C 语言,3,-9,0.4,1.603e-12,3.23e+20,浮点运算的,相对误差为,eps,浮点数表示范围为,:,10,-308,10,308,复数的输入,z=3+4i,(4,与,i,之间不能有空格),z=3+4*i,复数作为矩阵元素输入时,加号两边不能有空格,!,数与算术表达式,24,数学运算符,+,加法,-,减法,*,乘法,/,和,除法,(,右除和左除,),幂运算,Matlab,数值运算,命令分隔符:,逗号,和,分号,25,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,!,26,各种,format,格式,格式,解释,例,format,短格式(缺省显示格式),同,short,3.1416,format short,短格式(缺省显示格式),只显示5位,3.1416,format long,长格式,双精度数,15,位,单精度数7位,3.14159265358979,format short e,短格式,e,方式(科学计数格式,),3.1416,e+000,format long e,长格式,e,方式,3.141592653589793,e+000,format short g,短格式,g,方式,3.1416,format long g,长格式,g,方式,3.14159265358979,format compact,压缩格式,format loose,自由格式,format+,/,format bank,/,format rat,/,format hex (,详情查看联机帮助),27,变量的存储,存储当前工作空间中的变量,save,将所有变量存入文件,matlab.mat,save,mydata,将所有变量存入,指定文件,mydata,.mat,存储,指定,的变量,save,mydata.mat,将所有变量存入,文件,mydata,.mat,save,文件名 变量名列表,例,:,save,mydata,A x z,变量名列表中各变量之间用,空格,分隔,28,变量的读取,将数据文件中的变量载入当前工作空间,load,mydata,载入数据文件中的所有变量,load,mydata,A x,从数据文件中提取指定变量,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,29,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,home,、,clc,命令,30,上机要求,将完成每题所用的命令写入一个文件,取名为,week01.m,然后将该文件作为附件,通过,foxmail,以邮件形式发给,mhjssystem.mail,邮件主题为:,机号,-,学号,-,姓名,其中机号为,两位数,三个字段之间用英文状态下的减号链接,上机要求,上机,安排,上机时见
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