MATLAB 入门.ppt

MATLAB6软件入门 电气工程学院刘越 第一节MATLAB简介MATLAB MATrixLABoratory 即矩阵实验室 是MathWork公司推出的一套高效率的数值计算和可视化软件 MATLAB是当今科学界最具影响力 也是最具活力的软件 它起源于矩阵运算 并已经发展成一种高度集成的计算机语言 它提供了强大的科学运算 灵活的程序设计流程 高质量的图形可视化与界面设计 便捷的与其他程序和语言接口的功能 1 MATLAB界面包括 命令窗口 图形窗口 编辑窗口 帮助窗口 工作空间 2 常用MATLAB系统命令help在线帮助who显示当前工作空间变量whos显示当前变量的详细信息clear清空工作间的变量和函数clc清空当前指令窗pack整理工作间的内存save把变量存入文件中echo命令回显 也可用键 3 基本数学运算 在MATLAB下进行基本数学运算 只需将运算式直接打在提示号 后面 并按Enter键 MATLAB将计算的结果以ans显示 例 求的算术运算结果 1 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 12 2 7 4 3 2 2 在上述表达式输入完成后 按 Enter 键 该就指令被执行 3 在指令执行后 MATLAB指令窗中将显示以下结果 我们也可给运算式的结果设定一个变量x x 5 2 1 3 0 8 10 2 25x 42变量x的值可以在下个语句中调用 y 2 x 1y 85 4 变量命名规则 1 变量名的大小写敏感 2 变量的第一个字符必须为英文字母 而且不能超过31个字符 3 变量名可以包含下连字符 数字 但不能为空格符 标点 注 数值型变量和符号型变量在MATLAB中是不相同的 它们之间不能直接进行转化 5 系统预定义的变量ans预设的计算结果的变量名epsMATLAB定义的正的极小值 2 2204e 16pi内建的 值 3 1415926 inf 值 无限大NaN无法定义一个数目 正无穷i或j虚数单位i j clear去除所有定义过的变量名称 6 MATLAB提供基本的算术运算有加 减 乘 除 幂次方 范例为 5 3 5 3 5 3 5 3 5 3MATLAB书写表达式的规则与 手写算式 差不多相同 但要求所有表达式都是以纯文本形式输入 如果一个指令过长可以在结尾加上 代表此行指令与下一行连续 例如 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ans 744 7 MATLAB常用数学函数三角函数和双曲函数 指数函数 复数函数 其他函数 8 阵列与矩阵宣告一变量为阵列或是矩阵时 须用中括号 将元素置于其中 阵列为一维元素所构成 而矩阵为多维元素所组成 例如 x 12345678 一维1x8阵列 例 简单矩阵的输入步骤 1 在键盘上输入下列内容 以 之后的元素为下一行 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 按 Enter 键 指令被执行 3 在指令执行后 MATLAB指令窗中将显示以下结果 A 123456789 阵列的运算符号除了加减符号外其余的阵列运算符号均须多加 符号 阵列运算功能 注意 一定要多加 符号 加 减 乘 左除 右除 次方 转置矩阵的几种基本变换操作 1 通过在矩阵变量后加 的方法来表示转置运算 a 10 2 12 34 2 4 98 34 6 a ans 10349822341246 2 矩阵求逆 inv a ans 0 01160 0372 0 00150 0176 0 10470 03450 0901 0 0135 0 0045 3 矩阵的特征值 u v eig a u 0 29600 3635 0 3600 0 2925 0 41280 7886 0 9093 0 83520 4985v 48 8395000 19 8451000 10 9943 4 取出上三角和下三角 triu a ans 10212024006 tril a ans 1000342098346 l u lu a l 0 10200 15001 00000 34691 000001 000000u 98 000034 00006 00000 9 79591 91840011 1000 二 MatLab图形绘制功能 基本绘图函数 x 0 0 001 10 0到10的1000个点的x座标 y sin x 对应的y座标 plot x y 绘图 符号表达式画图在许多的场合 将表达式可视化是有利的 MATLAB提供了函数ezplot来完成该任务 y 16 x 2 64 x 96 y 16 x 2 64 x 96 ezplot y 2 5基本绘图方法1 直角坐标中的两维曲线 1 plot y 输入一个数组的情况 2 Plot x y 输入两个数组的情况 2 线型 点型和颜色 3 多条曲线的绘制有四种方法在一张图上显示多条曲线 1 用plot t y1 y2 命令 2 用hold命令 4 用plotyy命令 3 在plot后使用多输入变量 4 屏幕控制和其他二维绘图 1 图形屏幕控制命令图形屏幕可以开 关 可以开几个图形窗 可以在一个图形窗内华几幅分图 每幅分图可以用不同坐标 通用图形函数 graphics h subplot 2 2 1 stem t y title stem t y subplot 2 2 2 stairs t y title stairs t y subplot 2 2 3 bar t y title bar t y subplot 2 2 4 fill t y r title fill t y r subplot 1 1 1 loglogsemilogxsemilogypolar theta rho 取消子图绘出以log10 log10为坐标刻度的对数图使用半对数刻度绘图 x轴为log10刻度 y轴为线性刻度 使用半对数刻度绘图 y轴为log10刻度 x轴为线性刻度 极坐标绘图 角度theta为一个坐标 单位是弧度 另一坐标是矢径rho 二维图形函数库 3 虚数的绘图 4 坐标比例和尺寸的设定 axis命令 v axisaxis equal axis square v 0101 5 三维曲线和曲面 1 空间曲线绘制 plot3 plot3 x y z s z 0 0 1 4 pi x cos z y sin z plot3 x y z r 绘制空间曲线 s是线型颜色符 2 空间曲面的绘制meshsurf 直线 连接相邻的点构成三维曲面小平面 连接相邻的点构成三维曲面 sinc r sin r rx 8 0 5 8 y x X ones size y x Y y ones size x R sqrt X X Y Y z sin R R mesh z pause r是X Y平面上的向径 绘制sin r r函数的立体图 X Y方向各有33个样本点 size多维矩阵的各维长度 共建立33 33 1089个网格点的坐标矩阵X和Y 形成33 33网格的矩阵 R表示数据点到原点的距离 R sqrt X X Y Y eps z sin R R figure 2 mesh z R abs X abs Y eps z1 sin R R figure 3 surf z1 在R 0 原点 处出现0 0运算 得NaN结果 eps浮点数相对精度 消除NaN abs X abs Y 称为一范数 3 其他三维绘图命令 subplot 2 2 1 R sqrt X 2 Y Y z sin R R meshc z pausetitle meshc z shadingflat shadingflat Subplot 2 2 2 R sqrt X 2 Y Y eps z sin R R mesh z pausetitle meshz z shadinginterp shadinginterp subplot 2 2 3 R abs X abs Y eps z1 sin R