语言及其在电子信息工程中的应用第1讲V.ppt

朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,1,Matlab语言及其在 电子信息工程中的应用,主讲：朱世东 （V1.1）,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,2,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,一、MATLAB是什么？ 二、MATLAB的发展史 三、MATLAB的强大功能 四、图形函数计算器,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,3,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,一、MATLAB是什么？,MATLAB是一种科学计算软件，适用于工程应用各领域的分析设计与复杂计算。它使用方便、运算效率高且内容丰富，很容易被用户自行扩展。当前，已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用且必不可少的工具。 Matrix矩阵，laboratory实验室。MATLAB原意就是矩阵实验室。 MATLAB是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需求。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,4,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,一、MATLAB是什么？,与其他计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。 它用解释方式工作，输入程序立即得出结果，人机交互性能好，通过它的演示（demo)和帮助（help)命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵。 目前，已成为国内外大学电子信息类学科学生都应掌握的工具，也成为相关科技人员所普遍使用。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,5,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,二、MATLAB的发展史,在二十世纪七十年代，已经有解线性方程的LINPACK软件包和解特征值问题的EISPACK这两个FORTRAN子程序库，新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler教授，在讲授线性代数课程时，为了使学生能方便地使用LINPACK软件和EISPACK软件，编写了接口程序，这就是最初的MATLAB。 1983年Cleve Moler教授到斯坦福大学讲学，作为工程师Jonh Little觉查到MATLAB在工程运算中的巨大潜力，与Moler、Steve Bangert合作开发了第二代的专业版MATLAB 1984年成立的MathWorks公司正式将MATLAB推向市场。 1987年推出MATLAB3.0版以及1991年的版本还是在DOS平台上 1993年在Windows3.0平台上的3.5k版出台。 紧接着MATLAB4.0版被开发出来，可以在Windows3.x上运行；并开始有了Symbolic Math符号运算软件包；,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,6,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,二、MATLAB的发展史,1994年Notebook for word 工具包研制成功; 1997年MATLAB5.0推出;实现真正的32-bit运作; 2001年MATLAB6.0已经面世,功能更加强大,用户界面更友好,数值计算速度更快.,The MathWorks公司是世界领先的科学计算和基于模型设计的软件供应商的领导者， 其客户是覆盖世界各大洲100多个国家的1,000,000多名顶级工程师、科学家、 数学家和研发人员， 他们工作在世界上最先进的技术公司、政府实验室、金融机构以及3500多所大学。 基于MATLAB和 Simulink之上， The MathWorks公司针对不同行业的应用提供了更为丰富的工具包和技术支持，来帮助工程师面对复杂的设计挑战和加速科技创新的进程。这些产品已经在很多行业得到了广泛应用：如汽车、航空航天、无线通信和数字通信、政府研发、过程工业、电子系统、生物技术、制药业、金融分析、地球与星球科学、仪器仪表制造和能源开发等。 The MathWorks 公司成立于1984年，总部位于美国马萨诸塞州的Natick市，在全球拥有超过2000人的员工。 更多信息，请访问中文网站：。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,7,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,三、MATLAB的强大功能,1、超强的数值计算功能 在MATLAB环境中有500种以上的函数可供直接调用 2、数据可视化功能 可以在MATLAB环境中制作高质量的图形 3、 动态系统仿真 4、 数据处理 5、 数学计算 6、数字信号处理 7、与外部应用程序（C和FORTRAN)进行动态链接,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,8,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,三、MATLAB的强大功能,8、Notebook 与word联合形成一个又可以计算又可以书写文本的活的笔记本，可以直接 完成文稿的撰写 9、丰富的工具箱 不同领域的专家编写了各种程序工具箱，提供了在专门领域所需的函数， 使用户节省大量的时间和精力，达到事半功倍的效果。 10、数据可视化功能 可以在MATLAB环境中制作高质量的图形,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,9,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,在MATLAB工作环境下键入 funtool (回车)，出现三个窗口： Figure No.1、Figure No.2为函数曲线视窗， Figure No.3为运算控制器。 在使用时首先激活1或2中的某一个，只要将鼠标在所选定的窗口中点击一下。然后就可以利用Figure No.3 控制运算器来进行运算操作。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,10,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,11,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（1）被控栏 Figure No.3运算控制器上半部分的四个栏目称为被控栏。f 和 g 用来输入所要运算的函数表达式，x栏是自变量的变化范围，a栏为参数变化范围。 例1： 画sinx和cosx的图形 在 f 栏将默认的 x 改写为 sin(x) 在 g 栏将默认的 1 改写为 cos(x) 回车后，在Figure No .1和Figure No.2窗口分别出现sinx和cosx 在-2Pi,2Pi上的图形。 例2：画出y=sin(x)/x在-pi,pi内的图形，观察当x趋于零时函数趋于什么？ 例3：画出(1+x)(1/x)的图形，观察当x越来越大时，函数的变化趋势。（趋向于1）,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,12,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（2） 单函数运算操作 在3号窗口的第一排按键是单函数运算操作键 df/dx -求函数f 对x的符号导数 int f -求函数对x的符号积分 simple f -对函数作尽可能的化简 num f -取函数的分子表达式 den f -取函数的分母表达式 1/f -求函数的倒数1/f finv -f -1 求函数的反函数，即g(f(x)=x 注：int f 和finv 的功能并不是无限的，当求不出闭式解时会给出NaN，表示运算失败。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,13,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（2） 单函数运算操作 例1： 求下列函数的符号导数 (1) y=sin(x); (2) y=(1+x)3*(2-x). 例2：求下列函数的符号积分 (1) y=cos(x); (2) y=1/(1+x2); (3) y=1/sqrt(1-x2); (4) y=(x-1)/(x+1)/(x+2).,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,14,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（2） 单函数运算操作 例3： 求反函数 (1) y=(x-1)/(2*x+3); (2) y=exp(x); (3) y=log(x+sqrt(1+x2); 例4：代数式的化简 (1) (x+1)*(x-1)*(x-2)/(x-3)/(x-4); (2) sin(x)2+cos(x)2; (3) x+sin(x)+2*x-3*cos(x)+4*x*sin(x),朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,15,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（3）函数与参数的运算操作 在3号窗口的第二排按键是函数与参数的运算操作键 f+a -求函数与a的和 f-a -求函数与a的差 f*a -求函数与a的积 f/a -求函数除与a的商 fa -求函数以a为指数的值 f(x+a) -作自变量的变换，以x+a代替x f(x*a) -作自变量的变换，以a*x代替x 其中a的默认值为1/2，可以在控制栏中去修改参数a的数值。,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,16,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（3）函数与参数的运算操作 例1：从y=x2通过参数的选择去观察下列函数的图形变化 y1=(x+1)2 y2=(x+2)2 y3=2*x2 y4=x2+2 y5=x4 y6=x2/2,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,17,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（4）两个函数之间的操作 在3号窗口的第三排按键是函数与函数的运算操作键 f+g -计算f(x)+g(x)，并将结果显现在1号窗口中 f-g -计算f(x)-g(x) ，并将结果显现在1号窗口中 f*g -计算f(x)*g(x) ，并将结果显现在1号窗口中 f/g -计算f(x)/g(x) ，并将结果显现在1号窗口中 f(g) -求复合函数f(g(x) ，并将结果显现在1号窗口中 g=f -将f(x)赋给g ，并将结果显现在2号窗口中 swap -交换1号和2号视窗的显示,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,18,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（4）两个函数之间的操作 例1：求和 (1) sin(x)+cos(x) (2) 1+x+x2+x3+x4+x5 例2：乘积 (1) exp(-x)*sin(x) (2) sin(x)*x,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,19,第一讲 Matlab语言概述及操作基础,四、图形函数计算器,（4）两个函数之间的操作 例3：商 (1) sin(x)/cos(x); (2) x/(1+x2); (3) 1/(x-1)/(x-2); 例4：求复合函数 (1) y=exp(u) u=sin(x) (2) y=sqrt(u) u=1+exp(x2) (3) y=sin(u) u=asin(x) (4) y=sinh(u) u=-x,朱世东 2019/7/11,Matlab语言及其在电子信息工程中的应用,20,第一讲 Matlab语言概述及操作