MATLAB期末论文

1、 MATLAB期末论文 班级：物电101班 学号：10221107 姓名 ：刘彩梅摘要 MATLAB是目前在国际上被广泛接受和使用的科学与工程计算软件，其现在的发展已经成为一种数值运算、符号运算、数据可视化、图形界面设计、程序设计、仿真等多功能于一体的集成软件。今天的MATLAB已经不再是仅仅解决矩阵与数值计算的软件，更是一种集数值与符号运算、数据可视化图形表示与图形界面设计、程序设计、仿真等多种功能于一体的集成软件。在国内，随着MATLAB在我国高校的推广和应用，MATLAB已经渐入人心。关键词MATLAB 矩阵 数据可视化 运用正文MATLAB主要有两种基本的数据运算量：数组和矩阵。在MA

2、TLAB中矩阵运算是把矩阵视为一个整体来进行，基本上与线性代数的处理方法一致。矩阵的加减乘除，乘方开方，指数对数等运算，都有一套专门的运算符或运算函数。而对于数组，不论是算术的运算还是关系或逻辑的运算，甚至于调用函数的运算，形式上可以当作整体，有一套有别于矩阵的，完整的运算符和运算函数，但实质上却是针对数组的每个元素施行的。1 MATLAB的特点及应用领域MATLAB把矩阵（或数组）独立地当作一个运算量对待后，向下可以兼容向量和标量，不仅如此，矩阵和数组中的元素可以用复数作基本单元，向下可以包含实数集，在此基础上，还可以概括出一些特点：语言简洁,编程效率高；交互性好，使用方便；强大的绘图能力，

3、便于数据可视化；学科众多，领域广泛的工具箱；开放性好，易于扩充；与C语言和Fortran语言有良好的接口.MATLAB的应用领域十分的广泛如：数据分析；数值与符号计算；工程与科学绘图；控制系统设计；航天工业；汽车工业；生物医学工程；语音处理；图像与数字信号处理；财务、金融分析；建模、仿真及样机开发；新算法研究开发；图形用户界面设计。1.矩阵与数组和基本操作命令1）矩阵的直接输入 矩阵有多种输入方式，这里介绍一种逐一输入矩阵元素的方法。具体做法是，在方括号内逐行键入矩阵各元素，同一行各元素之间用逗号或空格分隔，两行元素之间用分号分隔。例1.在MATLAB的提示符下输入： A=1,2,3;4,5,

4、6;7,8,9 得到一个3行3列的矩阵，屏幕上显示为 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2）. 矩阵元素 矩阵元素用矩阵名及其下标表示。在作了例1的输入后，若键入： A(2,3) 屏幕显示 ans 6 即矩阵A第2行第3列的元素为6。 也可通过改变矩阵的元素来改变矩阵。在例1输入矩阵A后键入： A(3，3)10 即得一新的矩阵，屏幕会显示A 1 2 3 4 5 6 7 8 103).矩阵的运算 矩阵运算的运算符为，*，和。其中，*是通常矩阵加法、减法和乘法的运算符。例2. 在MATLAB的提示符下分别输入矩阵A和B. A= 1 3 2 -1B= 3 0 1 2求A+B,2A,2A-3B,

5、ABA+B ans= 4 33 12*A ans= 2 6 4 -22*B-3*Bans= -7 6 1 -8A*B ans= 6 6 5 -2因为矩阵加减运算的规则是对应元素相加减，所以参与运算的矩阵必须是同阶矩阵。而数与矩阵的加减乘除的规则一目了然，但矩阵相乘有定义的前提是两矩阵内阶相等。4）逆矩阵的求法 定义 对于n阶方阵A，如果存在n阶方阵B，使得 ABBAE，则称n阶方阵A是可逆的，而B称为A的逆矩阵，记为A-1。 在MATLAB中求逆阵的函数为inv( )。 例3. 在MATLAB的提示符下键入： A1,0,1；2,1,0；-3,2,-5 A 1 0 1 2 1 0 3 2 5 键

6、入： Xinv(A) X 2.5000 1 -0.5000 5 -1 1 3.5000 -1 0.50002 MATLAB的绘图功能（数据可视化）1） 二维图形1. 创建图形窗口 在Matlab中，绘制的图形被直接输出到一个新的窗口中，这个窗口和命令行窗口是相互独立的，被称为图形窗口。如果当前不存在图形窗口，Matlab的绘图函数会自动建立一个新的图形窗口；如果已存在一个图形窗口，Matlab的绘图函数就会在这个窗口中进行绘图操作；如果已存在多个图形窗口，Matlab的绘图函数就会在当前窗口中进行绘图操作。 函数调用方式 （1）figure （2）figure(PropertyName,Pro

7、pertyValue,.) 以指定的属性值，创建一个新的图形窗口figure(Name,Simulation Plot Window,NumberTitle,off)figure(Name,Simulation Plot)scrsz = get(0,ScreenSize)figure(Position,scrsz(3)/4 scrsz(4)/4 scrsz(3)/2 scrsz(4)/2) （3）figure(h) 如果h已经是图形句柄，则将它代表的图形窗口置为当前窗口；如果h不是图形句柄，但为一正整数，则创建一个图形句柄为h的新的图形窗口。 figure(100)h=figure(100)f

8、igure(2),set(0,CurrentFigure,2)2. 关闭与清除图形窗口关闭： （1）close 关闭当前图形窗口 （2）close(h) 关闭图形句柄h指定的图形窗口 （3）close name 关闭图形窗口名name指定的图形窗口 （4）close all 关闭除隐含图形句柄的所有图形窗口 （5）close all hidden 关闭包括隐含图形句柄在内的所有图形窗口 （6）status=close(.) 调用close函数正常关闭图形窗口时，返回1；否则返回0。清除图形窗口： （1）clf 清除当前图形窗口所有可见的图形对象 （2）clf reset 清除当前图形窗口所有可

9、见的图形对象，并将窗口的属性设置为默认值。 在Matlab中，主要的二维绘图函数如下： （1）plot x轴和y轴均为线性刻度 （2）loglog x轴和y轴均为对数刻度 （3）semilogx x轴为对数刻度，y轴为线性刻度 （4）semilogy x轴为线性刻度，y轴为对数刻度 （5）plotyy 绘制双纵坐标图形其中，plot是最基本的二维绘图函数，其调用格式有 （1）plot(Y)若Y为实向量，则以该向量元素的下标为横坐标，以Y的各元素值为纵坐标，绘制二维曲线。Y=2*1:10plot(Y)若Y为复数向量，则等效于plot(real(Y),imag(Y)。若Y为实矩阵，则按列绘制每列元

10、素值相对其下标的二维曲线，曲线的条数等于Y的列数。若Y为复数矩阵，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条二维曲线。 （2）plot(X,Y)若X、Y为长度相等的向量，则绘制以X和Y为横、纵坐标的二维曲线。若X为向量，Y是有一维与X同维的矩阵，则以X为横坐标，与X同维的Y的一维为纵坐标。曲线条数与Y的另一维相同。X=1 2 3Y=1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12plot(X,Y)若X、Y为同维矩阵，则绘制以X和Y对应的列元素为横、纵坐标的多条二维曲线，曲线条数与矩阵的列数相同。 （3）plot(X1,Y1,X2,Y2,.,Xn,Yn)每一对参数Xi和Yi的取值和所绘图

11、形与(2)中相同。 （4）plot(X1,Y1,LineSpec,.)以LineSpec指定的属性，绘制所有Xn、Yn对应的曲线。 （5）plot(X1,Y1,PropertyName,PropertyValue,.)对于由plot绘制所有曲线，按照设置的属性值进行绘制。 （6）h=plot(.)调用函数plot时，同时返回每条曲线的图形句柄h。例1.二维图形绘制主要使用函数 plot。 clear all; x=linspace(0,2*pi,100); y1=sin(x); plot(x,y) hold on y2=cos(x) plot(x,y) hold off (2) 三维曲面图的绘

12、制： MATLAB 绘制网线图和网面图的函数分别是 mesh( )和 surf( )，其具体操作步骤是： 用函数 meshgrid( )生成平面网格点矩阵X,Y； 由X,Y计算函数数值矩阵 Z； 用 mesh( )绘制网线图，用 surf( )绘制网面图。 绘制椭圆抛物面： clear all,close all; x=-4:0.2:4; y=x; X,Y=meshgrid(x,y); Z=X.2/9+Y.2/9; mesh(X,Y,Z); title(椭圆抛物面网线图) figure(2) surf(X,Y,Z); title(椭圆抛物面网面图) 绘制阔边帽面： clear all,close all; x=-7.5