Matlab基礎及其應用.ppt

Matlab基礎及其應用,主講教師：李浩劉大剛holly物理電子學院,教師簡介,MATLAB課程介紹,定位：公共基礎選修課目標：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學（矩陣）運算，簡單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理、符號運算及基本圖形繪制.對MATLAB面向?qū)ο缶幊膛csimulink有基本了解。,參考教材：MATLAB基礎及應用參考書目：Matlab程序設計教程，李海濤、鄧櫻，高等教育出版社/2005.5.1精通MATLAB6.5版，張志涌，北京航空航天大學出版社/2003.3科學運算語言MATLAB5.3程序設計及應用，薛定宇，清華大學出版社/2000數(shù)值方法和MATLAB實現(xiàn)與應用，拉克唐瓦爾德（美），機械工業(yè)出版社/2004.9特點：完全不必具備其它語言的基礎，各年級各專業(yè)的同學都可選修。,MATLAB課程安排,學時:32學時（基于matlab6.5版本)安排：講課16學時，上機16學時考核要求：實驗報告必須齊備。考核方式:實驗報告,上機安排,從9月21日（也就是下個星期四）起，每個星期四安排為上機時間。上機地點：主樓東312（物電機房）上機時間：18：0020：0020：0022：00,主要內(nèi)容,Matlab概述與入門；數(shù)據(jù)類型和運算；數(shù)值計算；符號運算；數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化；Matlab編程；,第一章MATLAB語言概述,一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景,CleveMoler博士,CleveMolerischairmanandchiefscientistatTheMathWorks.Molerwasaprofessorofmathandcomputerscienceforalmost20yearsattheUniversityofMichigan,StanfordUniversityandtheUniversityofNewMexico.,在70年代中期,CleveMoler博士和其同事在美國國家科學基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序庫.EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序庫,LINPACK是解線性方程的程序庫.在當時,這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平.,一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景,1983年春天,CleveMoler到Standford大學講學，MATLAB深深地吸引了工程師JohnLittle。JohnLittle敏銳地覺察到MATLAB在工程領域的廣闊前景，同年，他和CleveMoler，SteveBangert一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。,JackLittleCEO/Founder,JackLittleispresident,CEO,andaco-founderofTheMathWorks,Inc.Hewasaco-authorandprincipalarchitectofearlyversionsofthecompanysflagshipMATLABproductaswellastheSignalProcessingToolboxandtheControlSystemsToolbox.,MATLAB的第一個商業(yè)化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本1992年MathWorks公司于推出了4.0版本，1994年的4.2版本擴充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設計方面更提供了新的方法。1997年推出的5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結構，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。1999年推出的MATLAB5.3版在很多方面又進一步改進了MATLAB語言的功能。,2000年10月底推出了其全新的MATLAB6.0正式版(Release12)，在核心數(shù)值算法、界面設計、外部接口、應用桌面等諸多方面有了極大的改進。2002年6月發(fā)布了其全新的MATLAB6.5正式版(Release13)2004年5月推出Matlab7.0,時至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程學術界，MATLAB也逐步盛行起來。可以說，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在MATLAB里找到合適的功能。,語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富；運算符豐富；兼聚結構化與面向?qū)ο缶幊痰奶匦?；程序設計自由度大；良好的程序可移植性；強大的圖形功能；功能性工具箱和學科性工具箱；源程序的開放性。,二、MATLAB的語言特點,線性方程組求解,當D|A|0，方程組有解，可用Cramer法則求解。,線性方程組求解,N階行列式的計算需要n！次乘法，求解n階線性方程組，共需要做(n+1)！次乘法。如n=20,則，需做：21！5.109091019,16200年！,線性方程組求解,數(shù)值求解方法：直接法Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩陣分解法等。迭代法Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法等。,線性方程組求解,Matlab求解過程：,數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理,一個工廠生產(chǎn)三種橄欖球用品：防護帽、墊肩、臀墊。需要不同數(shù)量的：硬塑料、泡沫塑料尼龍線、勞動力。為監(jiān)控生產(chǎn)，管理者對它們之間的關系十分關心。為把握這些量的關系，列出下面的表格,原料產(chǎn)品關系表,管理者接到四份訂單如上表所示。問應該如何計算每份訂單所需的原材料，以便組織生產(chǎn)？,C=22014647532010589300205125101345225165114370255,輸入下面Matlab指令A=423;132;133;322;B=35206045;10155040;20124520;C=A*B,考慮一個實際編程例子如何編寫一個能求出兩個矩陣相乘的計算機通用子程序？,是否正確？,錯誤，未考慮其一為標量,加入標量判定，是否就是通用程序了？,錯誤，考慮其一或二者為復數(shù)矩陣,MATLAB實現(xiàn)：C=A*B,例、用簡短命令計算并繪制在0x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。,x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x,y2,x,y3),用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形,MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱可用于多種學科。學科性工具箱是專業(yè)的，如（control、signalproceessing、commumnication）toolbox等。這些工具箱都是由該領域內(nèi)學術水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎程序。,matlab工具箱,MATLAB主工具箱符號數(shù)學工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡工具箱金融工具箱,Matlab界面與初步操作,workspace,指令窗口,菜單,工作目錄選擇欄,快捷工具欄,Commandwindow運行入門,最簡單的計算器使用法；數(shù)值、變量和表達式；指令行中的標點符號；計算結果的圖形表示；,求的運算結果。,(12+2*(7-4)/32ans=2,指令輸入提示符,Answer的縮寫,簡單矩陣的輸入步驟：,A=1,2,3;4,5,6;7,8,9A=123456789,指令續(xù)行輸入,S=1-1/2+1/3-1/4+.1/5-1/6+1/7-1/8S=0.6345,續(xù)行符號,數(shù)值、變量和表達式,數(shù)值的記述；變量命名規(guī)則；Matlab默認的預定義變量；運算符和表達式；復數(shù)和復數(shù)矩陣；,Matlab采用習慣的十進制表示：990.0011.3e-34.5e33數(shù)值范圍：10e-30810e308,大小寫敏感；首字母為英文（少于63個字符）；變量名不包含空格、標點；,畫出衰減振蕩曲線及其它的包絡線。的取值范圍是。,t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-