第二章MATLAB软件基础

发布 2022-07-14 14:21:28 阅读 6947

本章介绍matlab软件的一般命令,数组操作和运算函数,绘图命令,循环和选择结构,通过实例练习解决一些简单问题。

2.1 引言。

matlab是matrix laboratory的缩写,由美国mathworks公司开发的工程计算软件,迄今已推出了7.1版。当今数学类科技应用软件可分为两类,一类是数值计算型,如matlab,xmath,gauss等,这类软件擅长数值计算,对处理大批数据效率高;另一类是数学分析型软件,如mathematica,maple等,这类软件以符号计算见长,能给出解析解和任意精度解,其缺点是处理大量数据时效率高。

现在,matlab已经发展为适合多学科,功能强大的大型软件,成为高级课程的基本教学工具,如matlab可以做:

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,代数方程解的简化,数学表达式的指定精度求值;

数值分析:插值与拟合,数值微分与积分,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;

动态系统模拟**等;

它已成为大学生,研究生和博士生必须掌握的基本技能,同时,,matlab也被研究单位和工业部门广泛应用,使科学研究和解决各种具体问题的效率大大提高。

matlab集成环境主要包括五部分:matlab语言,matlab工作环境,句柄图形,matlab数学函数库,matlab api (application program interface)。

matlab主要有以下特点:

1) 运算符和库函数极其丰富,语言简洁,编程效率高。matlab除了提供和c语言一样的运算符外,还提供广泛的矩阵和向量运算符。

2) 图形功能强大。包括对二维和三维数据可视化,图像处理,动画制作等高低层次的绘图命令。

3) 功能强大的工具箱。工具箱可分两类:功能***箱和学科***箱。

前者主要用来扩充其符号计算功能,图示建模**,文字处理及与硬件实时交互的功能。而学科***箱是专业性较强的,如优化,统计,控制,小波,图像处理和通信工具箱等。

4) 易于扩充。除内部函数外,所有matlab的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件,用户可修改文件和加入自己的文件,可与库文件一样被调用。

2.1.1 安装(windows操作平台)

1. 将源光盘插入光驱;

2. 在光盘的根目录下找到matlab的安装文件。

3. 鼠标双击该安装文件,按提示逐步完成安装;

4. 安装完成后,在程序栏里便有了matlab选项。

2.1.2 启动。

在”开始程序matlabmatlab”中单击matlab,便会出现matlab command window(即命令窗口).

2.2 matlab环境。

matlab既是一种语言,又是一个编程环境。

2.2.1 命令窗口。

命令窗口是用户与matlab进行交互的主要场所。matlab语句的一般形式为:

变量=表达式。

如,键入:x=4.5回车,将显示。x=

再键入:y=sin(x*pi)回车,将显示:y

的作用:1. 表达式后面跟分号‘;’将不显示结果;

2. 跟‘,’或不跟任何符号,将显示表达式的计算结果;

3. 当一个表达式没写完就需换行时,应在该行末键入‘…’之后再回车换行。如:

s=1-1/2+1/3+1/4+sin(3*x*y)-cos(x)..

用于命令行编辑的控制键和方向键。

1. 按‘↑’键,会显示刚才键入的命令行;

2. 反复按‘↑’键,可以**以前键入的所有命令行;

3. ‘键可以移动光标;

4. 还有‘home’,‘end’,‘esc’键等。‘esc’清除一行。

变量。1. 以字母开头,后面可跟字母,数字和下**;

2. 大小写字母有区别,不超过31个字母。

特殊变量名。

ans 用于结果的缺省变量名;pi 圆周率;eps计算机的最小数;inf无穷大;nan不定量;i或j -1的开方;realmin最小可用正实数 ;realmax最大可用正实数。

工作区。接受matlab命令的内存区域,存储着命令编辑区输入的命令和创建的所有变量值。

查看或保存工作区变量:

who 或whos 显示当前工作区中的所有变量。

clear清除工作区中的所有变量。

clear(变量名) 清除指定工作区的变量。

s**e(文件名) 将当前工作区的变量储存在一个mat-文件中。

load(文件名) 调出一个mat-文件。

quit回车或单击右上角的‘’,退出工作区。

2.2.2 程序编辑器。

m文件:命令文件和函数文件。

1. m文件的建立。

1) 进入程序编辑器(matlab editor/debug):从‘file’菜单中选择‘new’及‘m-file’项。

2) 输入程序。

3) 保存程序:单击‘s**e’按钮,出现一对话框,在文件名一框中键入一文件名,单击‘保存’。

2. 命令m文件及其运行。

命令m文件:一些命令行的组合,没有输入参数,也不返回输出参数。如:

文件名。x=4;y=6;z=2;

items=x+y+z

cost=x*25+y*22+z*99

**erage-cost=cost/items

1) 在程序编辑窗口输入,以名为的m文件存磁盘;

2) 在matlab命令编辑窗口输入exl,便会顺序执行该文件中的命令。

3. 函数m文件及其调用。

函数m文件的形式为:

function [输出变量列表]=函数名(输入变量列表)

函数体语句;

如:function f=f1(x)

f=100*(x(2)-x(1)^2)^2-(1-x(1))^2;

注意函数m文件的文件名必须与其函数名相同)

调用格式:x=[2 3];

f=f1(x)

结果为:f=99

2.2.3 文件管理。

what 返回当前目录下的m,mat,mex文件的列表。

dir 列出当前目录下的所有文件。

cd 显示当前的工作目录。

type test 在命令窗口下显示的内容。

delete test 删除m文件。

which test 显示m文件所在的目。

2.3 数组和函数。

2.3.1 数组的运算。

1) 数组的简单构造:

数组常采用‘:’和函数‘linspace’两种输入方式,如:

x=1:5 (从1到5公差为1的等差数组)

x=0:0.1:1 (从0到1,公差为0.1)

x=linspace(0,pi,11) (11个从0到pi的等间隔数)

2) 数组的运算。

设a=[a1 a2 a3],b=[b1 b2 b3],c=标量。

标量加法 a+ c =[a1+c a2+c a3+c]

乘法 a*c=[ a1*c a2*c a3*c]

数组加法 a+b=[ a1+ b1 a2+ b2 a3+ b3]

乘法 a.*b= [a1*b1 a2*b2 a3*b3]

数组右除 a./b= [a1/b1 a2/b2 a3/b3]

左除 a.\b= [b1 /a1 b2/ a2 b3/ a3]

数组求幂 a.^c=[ a1^c a2^c a3^c]

c. ^a=[ a1^c a2^c a3^c]

a.^b= [a1^b1 a2^b2 a3^b3]

sort(v)按升序排列;max(v)求最大值;min(v)求最小值;sum(v)求和;mean(v) 求平均

2.3.2 矩阵的创建。

1) 矩阵的直接定义键入:a=[1 2 3;4 5 6]

或键入:a=[1 2 3

2) 特殊矩阵

zeros(m,n) ones(m,n) eye(n) rand(m,n) diag(v) triu(x)

3) 矩阵的剪裁和拼接

键入:a=[1 2 3 ;4 5 6;7 8 9];a(3,:)a的第三行。

输出:ans= 7 8 9

键入:b=a(2:3,:)a的第二,三行。

输出:b=

键入:a(:,1) %a的第一列。

输出:ans=

输入:c=[b,zeros(2,1)]

输出: c=

2.3.3 矩阵的运算。

矩阵加法,– 矩阵减法,* 乘法,‘ 转置,^ 乘幂,/ 左除,\ 右除。

如:a是可逆矩阵,ax=b的解是a左除b,即x=a\b;xa=b的解x= b/a.,rank(a) 矩阵秩,inv(a) 矩阵的逆,det(a) 行列式,orth(a) 正交化,poly(a) 特征多项式。

2.3.4 数学函数。

sin(x),cos(x),tan(x),cot(x),exp(x) ,log(x),log10(x),sqrt(x)平方根。

朝零方向取整 fix(x),朝方向取整floor(x),朝方向取整ceil(x),四舍五入到最近的整数round(x),符号函数sign(x)

2.4 图形功能。

2.4.1 二维图形。

1) 基本绘图命令

plot(x,y,‘color-linestyle-marker’)

x,y---转折点;color-linestyle-marker---连线颜色,线型,数据点图标。

颜色:y黄,r红,g绿,b蓝,w 白,k 黑,m紫,c 灰,-实线,:点线,--虚线。

数据点图标:.小黑点,+加法,*星号,o小圆圈,pentagram 五角星。

第二章MATLAB

2 matlab 一个强有力的科学计算与。控制系统cad软件。2.1 概述。matlab的名字由matrix和laboratory两词的前三个字母组合而成,始创者是时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的cleve moler教授。于1984年由mathworks公司推出 dos版 1993年推出ma...

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MATLAB第二章

目录。第二章matlab基础 1 2.1 变量和数组 1 2.2 matlab变量的初始化 3 2.2.1 用赋值语句初始化变量 3 2.2.2 用捷径表达式 short expressions 来赋值 4 2.2.3 用内置函数来初始化 5 2.2.4用关键字input初始化变量 6 测试2.1 ...