matlab01Matlab安装及使用.ppt

数学软件与数学实验,教材：数学实验教程（Matlab版）万福永等编著，2006,什么是数学实验？,实验：试一试，验一验数学实验：利用计算机试验和解决数学问题分析+猜想+试验，再分析+再猜想+再试验中科大教授李尚志对数学实验的解读更为精辟：对数学进行折腾，连蒙带猜找规律从问题出发，学生自己动手、动眼、动脑，借助于计算机（成千上万次折腾），进行视觉的、数值的、符号的折腾尝试数学的探索、发现和应用数学软件数学实验的得力工具公共的基础软件：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,第一讲Matlab简介,本讲主要内容Matlab的发展Matlab的主要功能Matlab软件的界面介绍Matlab命令窗口的使用Matlab中的系统预定义变量输出格式的设置help求助命令和联机帮助Matlab的几个实例感性认识,Matlab简介,Matlab的发展MatrixLaboratory矩阵实验室：是由美国的MathWork公司推出的一个为科学和工程计算而专门设计的高级交互式软件包。1980年诞生:美国新墨西哥州大学计算机系主任CleverMoler与斯坦福大学的JohnLittle工程师1984年商品化:核心用C语言编写九十年代在数值计算方面已经独占鳌头现在早已广泛应用于各个领域，也成为国外理工科学生必须掌握的基本软件之一。,Matlab的主要功能-包括运算、绘图、编程三大功能，外加专业工具箱,运算功能：数值运算矩阵的所有基本运算，求秩、逆、行列式矩阵的三角分解、正交分解、奇异分解等求方程组的解，多项式的各种基本运算等等符号计算可以实现因式的分解、展开、合并、简化及通分等可以计算级数、极限、导数、积分等还可以求出代数方程和微分方程的精确解或通解绘图功能：各种二维、三维绘图，轻而易举实现数据可视化编程功能：被称为第四代编程语言，简单易学Matlab专业工具箱：包括：动态仿真、信号处理、优化理论、自动控制、非线性控制、系统辨识、神经网络、样条逼近、图像处理、财政金融、模糊逻辑、小波分析、概率统计等等30多个工具箱，并且还在继续发展中,Matlab系统的启动与退出,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,Matlab的工作界面,命令窗口用来输入变量、执行命令或执行命令文件（.m）,当前工作目录窗口显示当前目录中的所有文件,工作空间窗口主要用于管理变量，实际功能很强大,命令的历史记录窗口,命令提示符,1.2在命令窗口中试一试,在命令窗口输入命令可以建立和处理变量：建立和处理变量：a=1b=2c=a+bd=cos(a)Matlab是基于矩阵的语言，变量可以是向量或矩阵：输入向量和向量元素的访问及其元素简单添加、删除操作：a=1234%给出一个行向量b=1,2,3,4%空格和逗号都可以用于分隔一行上的元素c=2;4;6;8%给出一个列向量，用分号分隔不同的行x=1:2:10%利用冒号运算，快捷给出等差序列,中间的2是增量b(3)%向量b的第三个元素（下标从1开始）a(8)=3%轻而易举“插入”元素，观察a(5)、a(6)和a(7)的值a(2)=%赋一个空数组，轻而易举删除一个元素,1.2在命令窗口中试一试,输入矩阵和矩阵元素的访问及其元素简单添加、删除操作：A=135;7911;131517A(1,2)%矩阵的第一排第二个元素A(4)%矩阵的第4个元素(按列的顺序)A(4,3)=6%同样轻而易举为矩阵插入元素，观察这一排的值A=A;246%轻而易举添加一排矩阵的拼合1A=A,1;2;3;4;5%轻而易举添加一列还能想象出其他拼合吗？x=A(2,:)%行标为2，列标任意：轻而易举抽取出，矩阵的第2行行向量A(2,:)=%赋一个空数组，轻而易举删除矩阵中的一行B=A(1:2,:)%行标为1到2，列标任意：轻而易举抽取出，矩阵的1到2行C=A(32,:)%轻而易举抽取出第3和2行还能想象出其他抽取吗？A(13,:)=A(31,:)%轻而易举交换矩阵的第1和第3行A(:,2)%猜想一下，它表示什么？试一试。%也猜一猜，试一试其他的抽取可能性。试一试表达式加一个分号会怎样？一个“懒汉”的技巧：把上面内容都拷贝到一个M-文件中，慢慢运行和体会，随时实验自己所猜想的内容并记下自己的体会。,回顾关于向量和矩阵的几个操作要点：,1空格和逗号都可以用于分隔一行上的元素如：a=1234和a=1,2,3,4等价2可以用分号分隔不同的行：如：c=2;4;6;8和A=135;7911;1315173用冒号运算可以给出一个行向量如：x=1:2:10和x=1:104向量和矩阵的元素可以利用下标表达方式访问如：a(3)和A(2,3),A(4)5可以直接给向量或矩阵添加元素如：a(7)=9和A(5,7)=116可以直接删除向量的元素或删除矩阵得行或列如：a(2)=和A(4:end,:)=7可以直接拼合矩阵如：A=A;246%添加一行如：A=A,1;2;3;4;5%添加一列8可以抽取矩阵的子部分如：x=A(2,:)%抽取矩阵的第二行如：x=A(:,2)%抽取矩阵的第二列,Matlab中的赋值语句变量=表达式表达式%上边格式的简单格式，运算结果将赋给系统变量ans%一般不需要保留的中间结果才用简单格式，因为系统变量ans随时会被使用，其中的值随时在改变。变量命名原则Matlab中的变量不用事先定义，可以直接使用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,1.3语句与变量,输入这么多变量能随意查看、保存、载入吗？可以用who和whos（详细信息）查询内存空间中的变量可以用save命令将所有变量存入系统默认文件matlab.mat可以用load命令载入默认数据文件matlab.mat中的所有变量可以用clear命令清除当前工作空间中的所有变量也可以指定所要查看、保存、载入或删除的文件和变量，如：savemydataAxz%将指定变量存入指定文件mydata.mat也可以只指定文件不指定变量，这样是对文件中所有变量的操作。在命令窗口分别输入上述几个命令，试一试。在工作空间中也可以轻松完成类似功能,1.4内存变量的管理,1.5几个常用的系统预定义变量,Matlab中的数一般是用十进制表示的两种表示方法：小数形式:如，3,-9,0.4指数形式（科学表示法）:如，1.603e-12,3.23e+20浮点数表示范围为：10-308helpelfun%基本数学库help函数名:给出指定函数的功能和用法的简要说明如：helpatan%反正切函数详细使用帮助（*：其中往往有很好的简单实例。）doc以网页形式显示指定命令的帮助页例：doceig其它相关命令lookfor、helpdesk、helpwin、demo,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Tab键缩小搜索范围用Esc键删除命令行强行终止Matlab程序的运行：Ctrl+c为续行符,1.10Matlab功能演示-对Matlab强大功能的感性认识,例1.1求解线性方程组：,解：在Matlab命令窗口输入命令：A=23-1;823;4539;%给出方程组的系数矩阵b=2;4;23;%给出方程组的常数项列向量x=inv(A)*b%计算方程组的解，inv(A)为A的逆矩阵%另：也可以用x=Ab代替x=inv(A)*b求方程的解,解：在Matlab命令窗口输入命令：x=0:0.1:2*pi;%给出x的取值点列plot(x,sin(x),x,cos(x);%用作图函数plot()画出相应的两条函数曲线title(y=sin(x),y=cos(x)的函数图像);%给出图形标题legend(y=sin(x),y=cos(x);%加上图例说明,例1.2绘制正弦曲线和余弦曲线,解：在Matlab命令窗口输入命令：g=input(请输入n个学生的成绩：);%键盘输入10个学生成绩向量。输入格式形如：988776859467588173100%当然也可以直接给值，如：g=9887.576859467588173100;g=sort(g)%给成绩数组排序aver=mean(g)%求成绩数组的平均值max_score=max(g)%求成绩数组的最大值min_score=min(g)%求成绩数组的最小值,例1.3输入10个学生的成绩，并对成绩按升序排序。,解：在Matlab命令窗口输入命令：symsxab;%定义三个符号变量：xabf=x*(1+a/x)x*sin(b/x);%定义符号表达式：fL=limit(f,x,inf)%求f在x-时