数学软件Matlab——快速入门PPT课件

-,1,数学软件Matlab,快速入门,-,2,本讲主要内容,Matlab介绍Matlab的基本用法,-,3,数学软件,程序设计语言：BASIC，Pascal，FORTRAN，C，.数值计算软件：Matlab，Scilab，Octave，.符号计算软件：Mathematica，Maple，.交互式数学软件：MathCAD，Calcwin，.统计软件：SAS，Excel，SPSS，Minitab，.数学规划软件：Lingo，Lindo，.工程计算软件：Ansys，Fluent，Phoenics，.其它：几何画板，MathLab，.,数学相关软件,-,4,本讲主要内容,Matlab介绍Matlab的基本用法,-,5,Matlab介绍,在欧美各高等院校，Matlab是线性代数、数值分析、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。,Matlab是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自1984年推向市场以来，经过多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境。,MatrixLaboratory矩阵实验室,Matlab,-,6,Matlab的发展,Matlab的发展,1980年，Moler教授用Fortran语言编写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。,1984年，Moler等成立了TheMathWorks的公司，用C语言完全改写Matlab，并推出第一个商业版。,到九十年代，在国际上30几个数学类科技应用软件中，Matlab在数值计算方面独占鳌头。,目前，Matlab已成为世界顶尖的数学应用软件就影响而言，至今仍然没有一个别的计算软件可与Matlab匹敌。,-,7,Matlab的发行版本,1984年，Matlab1.0（DOS版，182K，20多个函数）1992年，Matlab4.0（93年推出Windows版，加入simulink）1994年，Matlab4.2（得到广泛重视和应用）1999年，Matlab5.3（真正实现32位运算）2002年，Matlab6.5（采用JIT加速器）2004年，Matlab7.0自2006年起，Matlab每年更新两次目前最新版为R2017a（2015年3月发布）,Matlab的发展,-,8,Matlab的功能与特点,Matlab具有很强的数值计算功能,Matlab以矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先指定矩阵维数（动态定维）,按照IEEE的数值计算标准进行计算,提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率,Matlab命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，容易掌握,Matlab是一个交互式软件系统,输入一条命令，立即就可以得到该命令的运行结果,-,9,Matlab的特点与功能,Matlab的符号计算功能,Matlab可以进行一些常见的符号计算,Matlab的编程功能,Matlab具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征，且简单易学、编程效率高,Matlab的绘图功能,Matlab提供丰富的绘图命令，很方便实现数据的可视化,-,10,Matlab丰富的工具箱（toolbox）,Matlab的特点与功能,根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱,Matlab的Simulink动态仿真集成环境,提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能,SymbolicMathPDEOptimization,SignalprocessImageProcessStatistics,ControlSystemSystemIdentification,-,11,获取Matlab软件,Matlab的安装,插入光盘，自动运行；或点击安装程序setup.exe,本课程必须安装的部件MatlabSymbolicMathToolbox,详细安装方法见课程主页（以R2009a为例）,-,12,本讲主要内容,Matlab介绍Matlab的基本用法,-,13,Matlab的基本用法,Matlab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,-,14,Matlab的工作界面,当前工作空间,当前目录中的文件,命令窗口,命令历史记录,命令行提示符,当前目录,-,15,Matlab变量的命名规则,Matlab变量,以字母开头后面可以跟字母、数字和下划线长度一般不要超过63个字符字母区分大小写,Matlab语句的一般形式,变量=表达式,表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子计算表达式的结果，并赋给赋值号“=”左边的变量,Matlab命令的执行：回车,-,16,查看已定义的变量：who、whos,变量的查看,清除变量：clear,-,17,特殊变量：ans,注：应尽量避免给系统预定义变量重新赋值！,系统预定义的变量,系统预定义变量,-,18,Matlab数值运算,默认是双精度实数，可用浮点数或科学计数法表示,例：3,0.4,1.603e-12,浮点运算的相对误差为eps，大约为2.210-16,浮点数表示范围为：10-30810308,Matlab中的数与算术表达式,注：复数作为矩阵元素输入时，加号两边不要加空格!,-,19,命令分隔符,算术运算,Matlab数值运算,一行可以写多个语句，语句间用逗号或分号隔开,若不想在屏幕上输出结果，可以在语句最后加分号,如果语句很长，可用续行符“”（三个点）续行续行符的前面最好留一个空格,分号的作用,续行符,-,20,定义矩阵：直接输入法,矩阵用方括号“”括起矩阵同一行中的元素之间用空格或逗号分隔矩阵行与行之间用分号分开，也可以用回车代替,A=123;456;789,矩阵的输入,Matlab的操作对象矩阵,例：,-,21,矩阵元素可以是任何数值表达式,例：x=-1.3,sqrt(3),(1+2+3)*4/5,矩阵元素赋值,矩阵元素的单独赋值,例：x(2)=6.8,例：x(5)=abs(x(6)?,动态定维功能：Matlab会自动扩展向量的长度，并将没有赋值的部分置零,例：x(5)=abs(x(1),-,22,大矩阵可以把小矩阵作为其元素,矩阵元素赋值,例：A=A;111213,在原矩阵的下方加一行,思考：如何在原矩阵的右边添加一列？,空矩阵,例：B=,-,23,单个元素的引用,例：x=A(2,3)+A(1,2),矩阵元素的引用,多个元素的引用：冒号的特殊用法,a:b:c,产生一个由等差序列组成的向量a是首项，b是公差，c确定最后一项若b=1，则b和其前面的冒号可以省略,例：x=1:2:5y=1:2:6,例：x=2:1:5y=2:5,例：x=3:1:0,-,24,例：y=x(1:3),矩阵元素的引用,多个元素的引用（续）,例：B=A(2:3,1:3)y=A(1,1:3),-,25,矩阵元素的引用,多个元素的引用（续）,-,26,矩阵元素的引用,多个元素的引用：不连续元素的选取,例：A(1,3,4,2,3),例：A(1,4,3,2,3),删除指定的行或列,-,27,矩阵基本运算,矩阵的加减：对应分量进行运算,矩阵的普通乘法,参与加减运算的矩阵具有相同的维数！,A=1,2;3,4;B=5,6;7,8C=A+BD=B-A,例：,参与运算的矩阵须满足线性代数中矩阵相乘的原则！,A=1,2,3;4,5,6;B=2,1;4,3C=B*A,例：,-,28,矩阵基本运算,矩阵的除法：若A可逆方阵，则,ABA的逆左乘Binv(A)*B,B/AA的逆右乘BB*inv(A),矩阵的幂：若A是方阵，p是正整数，则,Ap=A的p次幂，即p个A相乘,右除,左除,矩阵的转置与共轭转置,A=1,2-3i;3,1+4iB=AC=A.,例：,-,29,翻转与旋转,矩阵的翻转与旋转,例：,注意矩阵旋转与转置的区别！,A=123;456B=fliplr(A)C=flipud(A)D=rot90(A)E=rot90(A,-1),-,30,改变矩阵的形状,改变矩阵的形状：reshape(A,m,n),将矩阵元素按列方向进行重新排列成一个mn的新矩阵,新矩阵的元素个数必须与原矩阵元素个数相等！,A=1,2,3;4,5,6;7,8,9;10,11,12B=reshape(A,4,3),例：,C=reshape(A,2,6),C=reshape(A,5,2),-,31,查看矩阵的大小,查看矩阵的大小：size、length,A=1,2,3;4,5,6size(A)size(A,1)size(A,2)length(A),numel(A)x=1:5;length(x),例：,-,32,Matlab帮助系统,如何寻找帮助,helpsizedocsize,例：,查找命令,其它相关命令,cd、dir、more,更多Matlab命令，参见课程主页,-,33,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,用Esc键删除命令行,命令home、clc,可以先输入命令的前几个字符，再按上下键缩小搜索范围,-,34,上机要求,将完成每题所用的命令写入一个文件，取名为m01.m然后将该文件作为附件，通过foxmail以邮件形式发给虚拟邮箱adminsystem.mail邮件主题为：机号-学号-姓名其中机号为两位数三个字段之间用英文状态下的减号链接,上机要求,上机安排,按学号入座，见机房门口的通知,-,35,教材P5的4、5、1、2、3题