Matlab基礎(chǔ)及其應(yīng)用

1、Matlab基礎(chǔ)及其應(yīng)用主講教師：李浩劉大剛 物理電子學(xué)院 教師簡(jiǎn)介MATLAB課程介紹定位：公共基礎(chǔ)選修課目標(biāo)：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學(xué)（矩陣）運(yùn)算，簡(jiǎn)單編程，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理、符號(hào)運(yùn)算及基本圖形繪制.對(duì)MATLAB面向?qū)ο缶幊膛csimulink有基本了解。參考教材：MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用參考書目：Matlab程序設(shè)計(jì)教程，李海濤、鄧櫻，高等教育出版社/2005.5.1精通MATLAB 6.5版，張志涌，北京航空航天大學(xué)出版社/2003.3科學(xué)運(yùn)算語言MATLAB5.3程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用，薛定宇，清華大學(xué)出版社/2000數(shù)值方法和MATLAB實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，拉克唐瓦爾德（美），機(jī)械工業(yè)出版社

2、/2004.9特點(diǎn)：完全不必具備其它語言的基礎(chǔ)，各年級(jí)各專業(yè)的同學(xué)都可選修。MATLAB課程安排學(xué)時(shí): 32學(xué)時(shí)（基于matlab6.5版本)安排：講課16學(xué)時(shí)，上機(jī)16學(xué)時(shí)考核要求：實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須齊備。考核方式: 實(shí)驗(yàn)報(bào)告上機(jī)安排從9月21日（也就是下個(gè)星期四）起，每個(gè)星期四安排為上機(jī)時(shí)間。上機(jī)地點(diǎn)：主樓東312（物電機(jī)房）上機(jī)時(shí)間：18：0020：00 20：0022：00主要內(nèi)容Matlab 概述與入門；數(shù)據(jù)類型和運(yùn)算；數(shù)值計(jì)算；符號(hào)運(yùn)算；數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化；Matlab編程；第一章 MATLAB語言概述一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景Cleve Moler 博士 Cleve Moler i

3、s chairman and chief scientist at The MathWorks. Moler was a professor of math and computer science for almost 20 years at the University of Michigan, Stanford University and the University of New Mexico. 在70年代中期,Cleve Moler博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序庫.EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序庫

4、,LINPACK是解線性方程的程序庫.在當(dāng)時(shí),這兩個(gè)程序庫代表矩陣運(yùn)算的最高水平. 一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景1983年春天,Cleve Moler到Standford大學(xué)講學(xué)，MATLAB深深地吸引了工程師John Little。John Little敏銳地覺察到MATLAB在工程領(lǐng)域的廣闊前景，同年，他和Cleve Moler，Steve Bangert一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的MATLAB語言同時(shí)具備了數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 。 Jack Little CEO / Founder Jack Little is president, CEO, and a co-fo

5、under of The MathWorks, Inc. He was a co-author and principal architect of early versions of the companys flagship MATLAB product as well as the Signal Processing Toolbox and the Control Systems Toolbox. MATLAB的第一個(gè)商業(yè)化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本1992年MathWorks 公司于推出了4.0版本，1994年的4.2版本擴(kuò)充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設(shè)計(jì)方面

6、更提供了新的方法。1997年推出的5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對(duì)象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。1999年推出的 MATLAB 5.3版在很多方面又進(jìn)一步改進(jìn)了 MATLAB 語言的功能。2000年10月底推出了其全新的 MATLAB 6.0正式版(Release 12)，在核心數(shù)值算法、界面設(shè)計(jì)、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進(jìn)。2002年6月發(fā)布了其全新的 MATLAB 6.5正式版(Release 13)2004年5月推出Matlab7.0時(shí)至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的

7、大型軟件。在國(guó)外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗(yàn)。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動(dòng)控制理論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理，時(shí)間序列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學(xué)研究和解決各種具體問題。在國(guó)內(nèi)，特別是工程學(xué)術(shù)界，MATLAB也逐步盛行起來。可以說，無論你從事工程方面的哪個(gè)學(xué)科，都能在MATLAB里找到合適的功能。 語言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富；運(yùn)算符豐富；兼聚結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο缶幊痰奶匦裕怀绦蛟O(shè)計(jì)自由度大；良好的程序可移植性；強(qiáng)大的圖形功能；功能性工具箱

8、和學(xué)科性工具箱；源程序的開放性。二、MATLAB的語言特點(diǎn)線性方程組求解當(dāng)D|A|0，方程組有解，可用Cramer法則求解。線性方程組求解N階行列式的計(jì)算需要n！次乘法，求解n階線性方程組，共需要做(n+1)！次乘法。如n=20,則，需做：21！5.10909101916200年！線性方程組求解數(shù)值求解方法：直接法Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩陣分解法等。迭代法Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法等。線性方程組求解Matlab求解過程：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理 一個(gè)工廠生產(chǎn)三種橄欖球用品 ： 防護(hù)帽、 墊肩、臀墊。需要不同數(shù)量的：硬塑料 、 泡沫塑料 尼

9、龍線 、 勞動(dòng)力。為監(jiān)控生產(chǎn)，管理者對(duì)它們之間的關(guān)系十分關(guān)心。為把握這些量的關(guān)系，列出下面的表格 原料產(chǎn)品關(guān)系表管理者接到四份訂單如上表所示。問應(yīng)該如何計(jì)算每份訂單所需的原材料，以便組織生產(chǎn)？C = 220 146 475 320 105 89 300 205 125 101 345 225 165 114 370 255輸入下面Matlab指令A(yù)=4 2 3;1 3 2;1 3 3;3 2 2;B=35 20 60 45;10 15 50 40;20 12 45 20;C=A*B考慮一個(gè)實(shí)際編程例子如何編寫一個(gè)能求出兩個(gè)矩陣相乘的計(jì)算機(jī)通用子程序？是否正確？錯(cuò)誤，未考慮其一為標(biāo)量加入標(biāo)量判定

10、，是否就是通用程序了？錯(cuò)誤，考慮其一或二者為復(fù)數(shù)矩陣MATLAB 實(shí)現(xiàn)：C=A*B例、用簡(jiǎn)短命令計(jì)算并繪制在0 x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x, y2,x, y3)用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形MATLAB包含兩個(gè)部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個(gè)核心內(nèi)部函數(shù)。工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實(shí)時(shí)交互功能。功能性工具箱可用于

11、多種學(xué)科。學(xué)科性工具箱是專業(yè)的，如（control、signal proceessing 、commumnication） toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序。matlab工具箱MATLAB主工具箱符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號(hào)處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識(shí)工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱Matlab 界面與初步操作workspace指令窗口菜單工作目錄選擇欄快捷工具欄Command window運(yùn)行入門最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法；數(shù)值、變量和表達(dá)式；指令行中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)；計(jì)算結(jié)果的圖形表

12、示；求的運(yùn)算結(jié)果。 (12+2*(7-4)/32ans = 2 指令輸入提示符Answer的縮寫簡(jiǎn)單矩陣的輸入步驟： A=1,2,3;4,5,6;7,8,9A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 指令續(xù)行輸入 S=1-1/2+1/3-1/4+.1/5-1/6+1/7-1/8S = 0.6345 續(xù)行符號(hào)數(shù)值、變量和表達(dá)式數(shù)值的記述；變量命名規(guī)則；Matlab默認(rèn)的預(yù)定義變量；運(yùn)算符和表達(dá)式；復(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)矩陣；Matlab采用習(xí)慣的十進(jìn)制表示：990.0011.3e-34.5e33數(shù)值范圍：10e-30810e308大小寫敏感；首字母為英文（少于63個(gè)字符）；變量名不包含空格、標(biāo)點(diǎn)；畫出衰減振蕩曲線及其它的包絡(luò)線。的取值范圍是。t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b)grid 0