《matlab功能简介》PPT课件.ppt

1 基本使用方法 数学实验 数学软件Matlab 2 本讲主要内容 Matlab介绍Matlab的基本用法 3 数学实验 程序设计语言 BASIC Pascal FORTRAN C 数值计算软件 Matlab Scilab Octave 符号计算软件 Mathematica Maple 交互式数学软件 MathCAD Calcwin 统计软件 SAS SPSS Minitab 数学规划软件 Lingo Lindo 工程计算软件 Ansys Fluent Phoenics 其它 几何画板 MathLab 数学相关软件 4 Matlab简介 在欧美各高等院校 Matlab是线性代数 数值分析 数理统计 自动控制 数字信号处理 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 经过多年的发展与竞争 现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境 MatrixLaboratory矩阵实验室 Matlab 5 Matlab简介 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TheMathWorks的公司 用C语言完全改写Matlab 并推出第一个商业版 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 6 Matlab的发行版本 1984年 Matlab1 0 DOS版 182K 20多个函数 1992年 Matlab4 0 93年推出Windows版 加入simulink 1994年 Matlab4 2 得到广泛重视和应用 1999年 Matlab5 3 真正实现32位运算 2002年 Matlab6 5 采用JIT加速器 2004年 Matlab7 0自2006年起 Matlab每年更新两次目前最新版为R2010a 2010年3月发布 Matlab简介 7 获取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MatlabSymbolicMathToolboxExtendedSymbolicMath 这里以Matlab7为例自R2008a开始增加了激活要求 安装方法见课程主页 符号计算工具箱合成了一个 8 Matlab的功能与特点 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 立即就可以得到该命令的运行结果 9 Matlab的特点与功能 Matlab的符号计算功能 Matlab和著名的符号计算语言Maple相结合 10 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 SymbolicMathPDEOptimization SignalprocessImageProcessStatistics ControlSystemSystemIdentification 11 本讲主要内容 Matlab的基本用法 12 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ExitMatlab在Matlab命令窗口输入exit或quit单击Matlab主窗口的 关闭 按钮 13 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 14 Matlab变量的命名规则 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 区分字母的大小写 15 who显示工作空间中的所有变量whos显示变量的详细属性 查看已定义的变量 变量的查看 16 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 注 应尽量避免给系统预定义变量重新赋值 系统预定义的变量 系统预定义变量 17 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 数与算术表达式 注 复数作为矩阵元素输入时 加号两边不能有空格 18 加法 减法 乘法 和 除法 右除和左除 幂运算 命令分隔符 逗号和分号 数学运算符 Matlab数值运算 19 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 分号和续行符的作用 分号和续行符 20 定义矩阵 直接输入法 矩阵用方括号 括起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 A 123 456 789 矩阵的输入 Matlab的操作对象矩阵 是命令提示符 不用输入回车运行所输入的命令 21 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 动态定维功能 Matlab会自动扩展向量的长度 并将未赋值部分置零 22 大矩阵可以把小矩阵作为其元素 矩阵元素赋值 例 A A 111213 在原矩阵的下方加一行 如何在原矩阵的右边添加一列 23 单个元素的引用 例 A 2 3 矩阵元素的引用 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 24 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 25 例 x 1 3 A 3 1 3 矩阵元素的引用 例 A 1 A 1 3 A 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 26 矩阵操作 27 矩阵操作 从大矩阵中提取一个子矩阵 A I J 其中I i1 i2 im J j1 j2 jm 表示由A的第i1 i2 im行和第j1 j2 jm列组成的子矩阵 例 A 1 3 4 2 3 删除指定的行或列 例 A 3 例 A 1 2 4 28 特殊矩阵 Matlab提供了一些函数 用于生成一些常见的特殊矩阵 例 C magic 3 D hilb 4 E rand 4 一些特殊矩阵的生成 29 常见矩阵生成函数 30 矩阵基本运算 矩阵的加减 对应分量进行运算 矩阵的普通乘法 参与加减运算的矩阵具有相同的维数 A 1 2 3 4 B 5 6 7 8 C A B D B A 例 参与运算的矩阵须满足线性代数中矩阵相乘的原则 A 1 2 3 4 5 6 B 2 1 4 3 C B A 例 31 矩阵基本运算 矩阵的除法 右除和左除 若A可逆方阵 则 A BA的逆左乘Binv A B B AA的逆右乘BB inv A 32 矩阵的乘方 33 矩阵转置 矩阵的转置与共轭转置 点与单引号之间不能有空格 A 1 2 3i 4i B A C A 例 34 矩阵的旋转 矩阵的旋转 fliplr A 左右旋转 flipud A 上下旋转 rot90 A 逆时针旋转90度 rot90 A k 逆时针旋转k 90度 A 123 456 B fliplr A C flipud A D rot90 A E rot90 A 1 例 注意矩阵旋转与转置的区别 35 改变矩阵的形状 改变矩阵的形状 reshape A m n 将矩阵元素按列方向进行重新排列成一个m n的新矩阵 新矩阵的元素个数必须与原矩阵元素个数相等 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B reshape A 4 3 例 C reshape A 2 6 C reshape A 5 2 36 查看矩阵的大小 查看矩阵的大小 size length size A 返回矩阵A的行数和列数 size A 1 返回矩阵A的行数 size A 2 返回矩阵A的列数 length x 返回向量X的长度length A 等价于max size A A 1 2 3 4 5 6 size A size A 1 size A 2 例 length A x 5 2 10 length x 37 Matlab帮助系统 联机帮助 help显示指定命令的简短使用说明 例 helpeig helphelp 38 Matlab查找命令 lookfor按指定的关键词查询与之相关的命令 例 lookforinverse 查找命令 39 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 用Esc键删除命令行 命令home clc 可以先输入命令的前几个字符 再按上下键缩小搜索范围 40 上机要求 将完成每题所用的命令写入一个文件 取名为m01 m然后将该文件作为附件 通过foxmail以邮件形式发给mhjs system 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 见机房门口的通知 41 1 写出可以完成下列任务的Matlab命令 函数 1 Matlab中的圆周率 约等于多少 2 Matlab中的浮点运算相对精度是多少 3 如何知道命令realmax realmin的具体用法 4 如何知道函数max的作用 并举例加以说明 2 回答以下问题 1 Matlab是什么含义 2 Matlab命令who与whos有什么区别 3 如何使用Matlab命令补全功能 4 Matlab命令clear clc与home有什么区别 上机作业 42 3 写出可以完成下列任务的Matlab命令 1 生成5阶的单位阵和8阶均匀分布的随机矩阵 2 生成一个列向量x 1 3 5 7 9 99 3 生成以x的前8个元素为对角线的矩阵A 4 生成一个与A同阶的正态分布的随机矩阵B 5 计算A的转置与B的下三角部分的乘积C 6 删除C的第三行和第二列 7 生成由B的第2 4 5行和第4 1列组成的子矩阵D 8 教材第53页 第5题 提示 5 7 需用到diag的特殊用法 上机作业