《MATLAB基础与应用》课程教学大纲

1、MATLAB基础与应用课程教学大纲 课程编号：160022英 文 名：Fundamentals and Applications of MATLAB课程类别：专业任意选修课适用专业：管理科学前 置 课：管理学原理、生产运作管理、公司战略管理等后 置 课：前 置 课：高等数学、线性代数、程序设计基础（C语言）等后 置 课：管理运筹学学 分：2学分课 时：36课时（其中实验课12课时）主讲教师：选定教材：张笑天、杨奋强编著，MATLAB 7.x基础教程，西安：西安电子科技大学出版社，2008年4月版课程概述：MATLAB是适合多学科、多种工作平台的功能强大、界面友好、且开放性很强的大型优秀应用软件

2、，同时也是国内外高等院校数学、数值分析、数学建模、数字信号处理、自动控制理论以及工程应用等课程的基本教学和实验仿真工具。本课程主要介绍了MATLAB的工作环境，基本操作指令、数据类型及图形的绘制功能、程序设计、SIMULINK仿真环境等方面的知识，并采用简单的应用例题来说明MATLAB的实际操作和应用。本课程为提高学生的分析问题、仿真系统的能力和进一步深入学习提供必要的分析、计算工具。学习该课程的目的是使学生熟练掌握MATLAB的基本功能和常用命令，并能够熟练地应用MATLAB解决相关课程学习中和实际经济管理中的复杂的数学计算问题。教学目的：本课程的教学目的是，使学生熟练掌握MATLAB语言的

3、基础概念、基本内容，包括数值计算、符号运算、图形处理、绘图功能、程序设计方法及数值仿真，同时掌握MATLAB在管理科学数据处理、计算和建模中的应用，能够利用MATLAB的工具箱进行相关领域的科学研究，在计算机软件辅助下解决简单的管理实践问题。通过学习，学生们将深入理解实际问题与模型、模型与软件算法、算法与问题数值解的内在联系，使学生对在计算机软件辅助下解决实际管理问题的处理过程，有较为深刻的理解。本课程注重提高学生解决问题的能力、软件应用能力，培养学生严谨、规范、理论联系实际的科学态度，为他们今后处理管理问题，从事管理应用、科研活动和继续深造打下扎实的基础。教学方法：MATLAB基础与应用的教

4、学采用理论教学和实践教学相结合的方式，以课堂教学为主，结合案例分析、课堂讨论、上机实验等形式。在教学过程中注重MATLAB软件的基本使用方法及其在经济管理中的应用的讲解。教学方法上采取启发式教学、理论教学与实验教学并重的教学模式，以课堂提问和课堂讨论的方式增强师生间的互动，同时注重方法与实际结合，尽可能采用实例和案例教学，充分调动学生的积极性，将枯燥乏味的软件学习，转化为生动、活泼的MATLAB教与学，使学生在实例和案例分析的兴趣中，学会MATLAB的基本操作方法及应用该工具解决实际经济管理问题的方法。各章教学要求及教学要点第一章 MATLAB概述课时分配：2学时教学要求: 本章主要介绍MAT

5、LAB的主要功能、MATLAB命令窗口、文件管理以及MATLAB帮助系统。通过本章教学，使学生熟悉MATLAB的工作环境和帮助系统。在本章中还应结合本课程的特点向学生介绍学习方法，说明教材的选用和相关参考资料，提出本课程的学习要求、考核要求和纪律要求。教学内容:第一节 MATLAB R2007a简介一、 MATLAB的新版本特性二、 MATLAB的新产品概况第二节 桌面工具与开发环境一、 主菜单、工具栏二、 当前路径、工作区间三、 命令窗、历史命令记录、Strat菜单第三节 编辑/调试器一、 M文件的创建二、 M文件的运行和调试三、 M文件的结果发布第四节 帮助系统一、 命令窗查询帮助二、 帮

6、助浏览器思考题1. MATLAB的典型应用有哪些？2. MATLAB系统主要由哪几部分构成？第二章 矩阵与数组课时分配：2学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的数值计算功能中的矩阵和数组的计算。通过本章教学，使学生掌握使用MATLAB进行矩阵和数组的创建、存储、计算，以便很好地利用这些功能解决实际经济管理问题和开展科学研究工作。教学内容:第一节 创建矩阵一、 创建矩阵和数值序列二、 创建特殊矩阵三、 合并矩阵第二节 索引一、 线性索引二、 访问单个元素三、 访问多个元素第三节 获取矩阵信息一、 矩阵的阶数与维数二、 矩阵元素的数据类型三、 矩阵的数据结构第四节 基本操作和运算一、 矩阵的扩

7、大和缩小二、 改变矩阵的形状三、 矩阵的算术运算四、 矩阵的关系运算和逻辑运算第五节 空矩阵、标量和向量一、 空矩阵二、 标量三、 向量第六节 多维数组一、 多维数组的创建二、 多维数组的索引三、 改变多维数组的形状四、 多维数组的运算思考题1. 创建矩阵时应注意什么事项？2. 几种典型的数据类型之间的转化结果是什么？3. MATLAB的三种逻辑运算符的运算方法是什么？第三章 数据类型课时分配：6学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的数据类型，主要包括：数值类型、逻辑类型、字符串、日期与时间、结构、单元数组、函数句柄等。通过本章教学和上机实验，使学生掌握MATLAB中数据类型的表示、判断及

8、其相关操作。教学内容:第一节 数值类型一、 整数、浮点数、复数、无穷与非数二、 判断数据类型三、 数据显示形式第二节 逻辑类型一、 创建逻辑数组二、 逻辑数组的用途三、 判断逻辑类型第三节 字符串一、 创建字符数组二、 字符串单元数组三、 字符串的操作四、 字符串类型与数值类型之间的转化第四节 日期与时间一、 日期的表现形式二、 日期表现形式之间的转化三、 当前日期与时间第五节 结构一、 创建结构数组二、 结构数组的操作第六节 单元数组一、 创建单元数组二、 单元数组的操作第七节 函数句柄一、 创建和调用函数句柄二、 利用句柄调用函数思考题1. 数据类型有哪几种？如何用MATLAB进行判断?2

9、. 什么是函数句柄？怎么进行创建和调用？第四章 数学运算基础课时分配：4学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB基础的数学运算，包括：矩阵、多项式、傅里叶变换、函数、微分方程、稀疏矩阵等方面的表示和运算。通过本章教学和上机实验，使学生掌握使用MATLAB进行上述数学运算的基本方法。教学内容:第一节 矩阵与线性代数一、 矩阵分析、求解线性方程组、逆矩阵与伪逆矩阵二、 矩阵的分解、矩阵的非线性运算、特征值与特征向量三、 奇异值分解第二节 多项式与插值一、 多项式二、 插值第三节 快速傅里叶变换一、 快速傅里叶变换的概念二、 快速傅里叶变换的应用第四节 函数的函数一、 函数的表示方法二、 函数的最小

10、值与零点三、 数值积分四、 嵌套函数与匿名函数第五节 求解微分方程一、 常微分方程初值问题二、 延迟微分方程初值问题三、 常微分方程边值问题四、 求解偏微分方程第六节 稀疏矩阵一、 创建稀疏矩阵二、 稀疏矩阵的查看三、 稀疏矩阵的操作思考题1. 求向量（5，7，9，2）的范数；2. 对某矩阵进行Cholesky、LU、QR分解；3. 什么是稀疏矩阵？如何进行创建和操作？第五章 M文件程序设计基础课时分配：10学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的程序设计功能。通过本章教学和上机实验，使学生掌握M文件的编写方法、编程技巧等，以实现开发和扩充自己的函数库、创建和运行脚步命令文件、输入和输出各种

11、类型的数据文件、面向对象编程等。教学内容:第一节 M文件介绍一、 脚本和函数、P代码文件二、 变量类型三、 关键字和特殊值、符号参考第二节 程序流程控制一、 条件控制语句二、 循环控制语句三、 错误控制语句四、 程序终止语句第三节 数据输入/输出一、 打开文件、读写操作、关闭文件二、 更多文件I/O函数第四节 程序调试与优化一、 程序的调试二、 程序的优化思考题1. M文件的创建方法有几种？2. MATLAB中的三种变量类型如何表示？3. MATLAB中的控制语句与C语言有什么区别？第六章 符号计算功能课时分配：2学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的符号计算功能。通过本章教学，使学生掌握

12、MATLAB的符号数学工具箱中的主要功能的实现，并为解决实际问题打好基础。教学内容:第一节 符号对象的创建与使用一、 创建符号变量和表达式二、 创建符号数学函数第二节 数学计算功能一、 符号微积分二、 函数的极限三、 级数求和四、 泰勒级数展开第三节 表达式的化简和替换一、 符号表达式的化简二、 符号表达式的替换第四节 线性代数一、 基本代数运算、线性代数运算二、 特征值、约当标准型、奇异值分解、特征值轨迹第五节 求解符号方程一、 求解代数方程二、 求解代数方程组三、 求解常微分方程第六节 简易符号绘图函数一、 二维基本绘图、二维极坐标绘图二、 三维曲线绘图、三维网格绘图、三维表面绘图三、 等

13、高线绘图第七节 调用Maple函数一、 maple函数二、 mfun函数三、 sym函数第八节 积分变换一、 傅里叶变换二、 拉普拉斯变换三、 Z变换思考题1. 如何调用limit函数求解函数极限？2. MATLAB能解决哪些线性代数的运算?第七章 基本绘图功能课时分配：6学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的数据可视化方法。通过本章教学和上机实验，使学生掌握MATLAB常用的图形如二维或三维基本图形和特殊图形的绘制及处理方法。教学内容:第一节 图形窗口一、 图形窗口的创建与设置二、 图形窗口的工具栏三、 图形窗口的主菜单第二节 绘制二维图形一、 基本绘图函数二、 图形处理函数第三节 绘制

14、三维图形一、 三维曲线图二、 三维网格图三、 三维曲面图第四节 绘制特殊图形一、 条形图与区域图二、 饼形图、直方图三、 离散数据图四、 方向和速度向量图五、 等高线图思考题1. 用MATLAB进行图形处理的优缺点有哪些？第八章 Simulink仿真环境课时分配：4学时教学要求: 本章主要介绍MATLAB的动态系统建模和仿真方法。通过本章教学和上机实验，使学生熟悉Simulink的工作环境和掌握MATLAB中的Simulink的基本操作。教学内容:第一节 Simulink基础一、 Simulink的启动、Simulink工作环境、Simulink模块的基本操作二、 Simulink仿真步骤、S

15、imulink求解算法第二节 Simulink的模块库一、 Commonly Used Blocks模块库、Continuous模块库、Discontinuities模块库、Discrete模块库、Logic and Bit Operations模块库二、 Lookup Tables模块库、Math Operations模块库、Model Verification模块库、Model-Wide Utilities模块库、Ports & Subsystems模块库三、 Signal Attributes模块库、Signal Routing模块库、Sinks模块库、Sources模块库、User-Defined Functions模块库第三节 子系统及封装技术一、 创建子系统二、 封装子系统三、 自定义模块库第四节 仿真运行与分析一、 仿真的运行控制、仿真数据的输入和输出、错误诊断二、 改善仿真性能和精度三、 使用命令运行仿真、观察输出轨迹、线性化模型、寻找稳态工作点第五节 S-函数的设计与应用一、 S-函数的概念、S-函数的使用、S-函数的工作方式、编写S-函数二、 应用实例思考题1. 如何在命令窗口中创建模型？2. Simulink的基本模块有哪几类，如何进行子系统的建立与封装？附录：参考书目1. The mathworks Inc.，MATLAB