2第2講MATLAB入門ppt課件

1、數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)后勤工程學(xué)院數(shù)學(xué)教研室 MATLAB入門入門n MATLAB作為線性系統(tǒng)的一種分析和仿真工具，是理工科大學(xué)生應(yīng)該掌握的技術(shù)工具，它作為一種編程語言和可視化工具，可解決工程、科學(xué)計算和數(shù)學(xué)學(xué)科中許多問題。 MATLAB建立在向量、數(shù)組和矩陣的基礎(chǔ)上，使用方便，人機(jī)界面直觀，輸出結(jié)果可視化。n 矩陣是MATLAB的核心n MATLAB的進(jìn)入與運(yùn)行方式兩種） MATLAB入門入門一、變一、變 量量 與與 函函 數(shù)數(shù)二、數(shù)二、數(shù) 組組三、三、 矩矩 陣陣四、四、 MATLAB編程編程五、五、 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 作作 業(yè)業(yè) 1、變量、變量 MATLAB中變量的命名規(guī)則是：中

2、變量的命名規(guī)則是：（1變量名必須是不含空格的單個詞；變量名必須是不含空格的單個詞；（2變量名區(qū)分大小寫；變量名區(qū)分大小寫；（3變量名最多不超過變量名最多不超過19個字符；個字符；（4變量名必須以字母打頭，之后可以是變量名必須以字母打頭，之后可以是 任意字母、數(shù)字或下劃線，變量名中任意字母、數(shù)字或下劃線，變量名中 不允許使用標(biāo)點(diǎn)符號不允許使用標(biāo)點(diǎn)符號. 一、變一、變 量量 與與 函函 數(shù)數(shù)特殊變量取 值ans用于結(jié)果的缺省變量名pi圓周率eps計算機(jī)的最小數(shù)，當(dāng)和 1 相加就產(chǎn)生一個比1大的數(shù)flops浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)inf無窮大，如 1/0NaN不定量，如 0/0i，ji=j=1nargin所用函數(shù)

3、的輸入變量數(shù)目nargout所用函數(shù)的輸出變量數(shù)目realmin最小可用正實(shí)數(shù)realmax最大可用正實(shí)數(shù)特殊變量表特殊變量表2、數(shù)學(xué)運(yùn)算符號及標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)學(xué)運(yùn)算符號及標(biāo)點(diǎn)符號+加法運(yùn)算，適用于兩個數(shù)或兩個同階矩陣相加.減法運(yùn)算*乘法運(yùn)算.*點(diǎn)乘運(yùn)算/除法運(yùn)算./點(diǎn)除運(yùn)算乘冪運(yùn)算.點(diǎn)乘冪運(yùn)算反斜杠表示左除.（1MATLAB的每條命令后，若為逗號或無標(biāo)點(diǎn)符號， 則顯示命令的結(jié)果；若命令后為分號，則禁止顯示結(jié)果. （2）“%” 后面所有文字為注釋. （3） “.”表示續(xù)行.函 數(shù)名 稱函 數(shù)名 稱sin(x)正弦函數(shù)asin(x)反正弦函數(shù)cos(x)余弦函數(shù)acos(x)反余弦函數(shù)tan(x)正

4、切函數(shù)atan(x)反正切函數(shù)abs(x) 絕對值max(x) 最大值min(x) 最小值sum(x)元素的總和sqrt(x) 開平方exp(x)以 e為底的指數(shù)log(x)自然對數(shù))(log10 x以 10 為底的對數(shù)sign(x)符號函數(shù)fix(x)取整3、數(shù)學(xué)函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù) MATLAB的內(nèi)部函數(shù)是有限的，有時為了研究某一個函數(shù)的內(nèi)部函數(shù)是有限的，有時為了研究某一個函數(shù)的各種性態(tài)，需要為的各種性態(tài)，需要為MATLAB定義新函數(shù)，為此必須編寫函定義新函數(shù)，為此必須編寫函數(shù)文件數(shù)文件. 函數(shù)文件是文件名后綴為函數(shù)文件是文件名后綴為M的文件，這類文件的第一的文件，這類文件的第一行必須是一特殊字

5、符行必須是一特殊字符function開始，格式為：開始，格式為： function 因變量名因變量名=函數(shù)名自變量名）函數(shù)名自變量名）函數(shù)值的獲得必須通過具體的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，并賦給因變量函數(shù)值的獲得必須通過具體的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，并賦給因變量. 4、M文件文件M文件建立方法：文件建立方法：1. 在在Matlab中，點(diǎn)中，點(diǎn):File-New-M-file 2. 在編輯窗口中輸入程序內(nèi)容在編輯窗口中輸入程序內(nèi)容 3. 點(diǎn)：點(diǎn)：File-Save，存盤，存盤，M文件名必須文件名必須 與函數(shù)名一致。與函數(shù)名一致。Matlab的應(yīng)用程序也以的應(yīng)用程序也以M文件保存。文件保存。例：定義函數(shù)例：定義函數(shù) f(x1,x

6、2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2function f=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)2)2+(1-x(1)21.建立建立M文件：文件：fun.mMATLAB(fun)2. 可以直接使用函數(shù)可以直接使用函數(shù)fun.m例如：計算例如：計算 f(1,2), 只需在只需在Matlab命令窗口鍵入命令：命令窗口鍵入命令：x=1 2fun(x) 前往x=logspace(first，last，n） 創(chuàng)建從開始，到結(jié)束，有創(chuàng)建從開始，到結(jié)束，有n個元素的對數(shù)分隔行向量個元素的對數(shù)分隔行向量. 1、創(chuàng)建簡單的數(shù)組、創(chuàng)建簡單的數(shù)組二、數(shù)二、數(shù) 組組MATLAB(shuzu1)x=a

7、b c d e f 創(chuàng)建包含指定元素的行向量創(chuàng)建包含指定元素的行向量x=first：last 創(chuàng)建從創(chuàng)建從first開始，加開始，加1計數(shù)，到計數(shù)，到last結(jié)束的行向量結(jié)束的行向量x=first：increment：last 創(chuàng)建從創(chuàng)建從first開始，加開始，加increment計數(shù)，計數(shù)，last結(jié)束結(jié)束的行向量的行向量x=linspace(first，last，n） 創(chuàng)建從創(chuàng)建從first開始，到開始，到last結(jié)束，有結(jié)束，有n個元素的行向量個元素的行向量 2、 數(shù)組元素的訪問數(shù)組元素的訪問MATLAB(shuzu2)（3直接使用元素編址序號. x(a b c d) 表示提取數(shù)組x的

8、第a、b、c、d個元素構(gòu)成一個新的數(shù)組x(a) x(b) x(c) x(d). （2訪問一塊元素： x(a ：b ：c)表示訪問數(shù)組x的從第a個元素開始，以步長為b到第c個元素但不超過c），b可以為負(fù)數(shù)，b缺損時為1. （1訪問一個元素： x(i)表示訪問數(shù)組x的第i個元素. 3 3、數(shù)組的方向、數(shù)組的方向 前面例子中的數(shù)組都是一行數(shù)列，是行前面例子中的數(shù)組都是一行數(shù)列，是行方向分布的方向分布的. . 稱之為行向量稱之為行向量. . 數(shù)組也可以是列向量數(shù)組也可以是列向量，它的數(shù)組操作和運(yùn)算與行向量是一樣的，唯一的，它的數(shù)組操作和運(yùn)算與行向量是一樣的，唯一的區(qū)別是結(jié)果以列形式顯示區(qū)別是結(jié)果以列形

9、式顯示. . 產(chǎn)生列向量有兩種方法： 直接產(chǎn)生 例 c=1；2；3；4 轉(zhuǎn)置產(chǎn)生 例 b=1 2 3 4; c=b 闡明：以空格或逗號分隔的元素指定的是不同列的元素，而以分號分隔的元素指定了不同行的元素. 4、數(shù)組的運(yùn)算、數(shù)組的運(yùn)算 （1標(biāo)量標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算數(shù)組運(yùn)算 數(shù)組對標(biāo)量的加、減、乘、除、乘方是數(shù)組的每個數(shù)組對標(biāo)量的加、減、乘、除、乘方是數(shù)組的每個元素對該標(biāo)量施加相應(yīng)的加、減、乘、除、乘方運(yùn)算元素對該標(biāo)量施加相應(yīng)的加、減、乘、除、乘方運(yùn)算. 設(shè)：設(shè)：a=a1,a2,an, c=標(biāo)量標(biāo)量那么：那么：a+c=a1+c,a2+c,an+c a.*c=a1*c,a2*c,an*c a./c= a1

10、/c,a2/c,an/c(右除）右除） a.c= c/a1,c/a2,c/an (左除）左除） a.c= a1c,a2c,anc c.a= ca1,ca2,can MATLAB(shuzu3)（2數(shù)組數(shù)組-數(shù)組運(yùn)算數(shù)組運(yùn)算 當(dāng)兩個數(shù)組有相同維數(shù)時，加、減、乘、除當(dāng)兩個數(shù)組有相同維數(shù)時，加、減、乘、除、冪運(yùn)算可按元素對元素方式進(jìn)行的，不同大小、冪運(yùn)算可按元素對元素方式進(jìn)行的，不同大小或維數(shù)的數(shù)組是不能進(jìn)行運(yùn)算的或維數(shù)的數(shù)組是不能進(jìn)行運(yùn)算的. 設(shè)：設(shè)：a=a1,a2,an, b=b1,b2,bn那么：那么：a+b= a1+b1,a2+b2,an+bn a.*b= a1*b1,a2*b2,an*bn

11、 a./b= a1/b1,a2/b2,an/bn a.b=b1/a1,b2/a2,bn/an a.b=a1b1,a2b2,anbnMATLAB(shuzu4) 前往三、三、 矩矩 陣陣 逗號或空格用于分隔某一行的元素，分號用于區(qū)分不同的行. 除了分號，在輸入矩陣時，按Enter鍵也表示開始一新行. 輸入矩陣時，嚴(yán)格要求所有行有相同的列. 例 m=1 2 3 4 ；5 6 7 8；9 10 11 12 p=1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 31、矩陣的建立、矩陣的建立特殊矩陣的建立：特殊矩陣的建立：. MATLAB(matrix1)d=eye(m，n) 產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個m行、行、n列的

12、單位矩陣列的單位矩陣c=ones(m，n) 產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個m行、行、n列的元素列的元素 全為全為1的矩陣的矩陣b=zeros(m，n) 產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個m行、行、n列的零矩陣列的零矩陣a= 產(chǎn)生一個空矩陣，當(dāng)對一項操作無結(jié)產(chǎn)生一個空矩陣，當(dāng)對一項操作無結(jié) 果時，返回空矩陣，空矩陣的大小為零果時，返回空矩陣，空矩陣的大小為零. 2、矩陣中元素的操作、矩陣中元素的操作MATLAB(matrix2)（1矩陣矩陣A的第的第r行：行：Ar，：），：）（2矩陣矩陣A的第的第r列：列：A（：，（：，r）（4取矩陣取矩陣A的第的第i1i2行、第行、第j1j2列構(gòu)成新矩陣列構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2, j1:

13、j2)（5以逆序提取矩陣以逆序提取矩陣A的第的第i1i2行，構(gòu)成新矩陣行，構(gòu)成新矩陣:A(i2:-1：i1，：），：）（6以逆序提取矩陣以逆序提取矩陣A的第的第j1j2列，構(gòu)成新矩陣列，構(gòu)成新矩陣:A(:, j2:-1：j1 ）（7刪除刪除A的第的第i1i2行，構(gòu)成新矩陣行，構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2，：，：)= （8刪除刪除A的第的第j1j2列，構(gòu)成新矩陣列，構(gòu)成新矩陣:A(：，：， j1:j2)= （9將矩陣將矩陣A和和B拼接成新矩陣：拼接成新矩陣：A B；A；B（3依次提取矩陣依次提取矩陣A的每一列，將的每一列，將A拉伸為一個列向量：拉伸為一個列向量：A（：）（：） （2矩陣矩陣-矩陣運(yùn)

14、算矩陣運(yùn)算 1 元素對元素的運(yùn)算，同數(shù)組元素對元素的運(yùn)算，同數(shù)組-數(shù)組運(yùn)算。數(shù)組運(yùn)算。 3、矩陣的運(yùn)算、矩陣的運(yùn)算（1標(biāo)量標(biāo)量-矩陣運(yùn)算矩陣運(yùn)算 同標(biāo)量同標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算。數(shù)組運(yùn)算。MATLAB(matrix3) 2矩陣運(yùn)算：矩陣加法：A+B矩陣乘法：A*B方陣的行列式：detA）方陣的逆：invA）方陣的特征值與特征向量：V，D=eigA 前往關(guān)系與邏輯運(yùn)算關(guān)系與邏輯運(yùn)算 1、關(guān)系操作符、關(guān)系操作符關(guān)關(guān)系系操操作作符符說說明明小小于于大大于于=大大于于或或等等于于= =等等于于=不不等等于于2、邏輯運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符邏邏輯輯操操作作符符說說明明與與或或非非1、for循環(huán)：允許一組命令以固定的和

15、預(yù)定的次數(shù)重復(fù) for x=array commands end 在for和end語句之間的命令串commands按數(shù)組array中的每一列執(zhí)行一次. 在每一次迭代中，x被指定為數(shù)組的下一列，即在第n次循環(huán)中，x=array(：，n)控制流控制流MATLAB提供三種決策或控制流結(jié)構(gòu)：提供三種決策或控制流結(jié)構(gòu)： for循環(huán)、循環(huán)、while循環(huán)、循環(huán)、if-else-end結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu). 這些結(jié)構(gòu)經(jīng)常包含大量的這些結(jié)構(gòu)經(jīng)常包含大量的MATLAB命令，故經(jīng)常出現(xiàn)在命令，故經(jīng)常出現(xiàn)在MATLAB程序中，而不是直接加在程序中，而不是直接加在MATLAB提示符下提示符下. 例例 對對n=1,2,10,求求x

16、n= 的值的值10sinnMATLAB(for1) while expression commands end 只要在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，就執(zhí)行while和end語句之間的命令串commands. 2、While循環(huán)循環(huán) 與與for循環(huán)以固定次數(shù)求一組命令相反，循環(huán)以固定次數(shù)求一組命令相反，while循環(huán)以循環(huán)以不定的次數(shù)求一組語句的值不定的次數(shù)求一組語句的值.MATLAB(while1) 例例 設(shè)銀行年利率為設(shè)銀行年利率為11.25%。將。將10000元錢存入銀行，元錢存入銀行，問多長時間會連本帶利翻一番？問多長時間會連本帶利翻一番？3、If-Else-End結(jié)構(gòu)

17、結(jié)構(gòu)（1有一個選擇的一般形式是：有一個選擇的一般形式是： if expression commands end 如果在表達(dá)式如果在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，里的所有元素為真，就執(zhí)行就執(zhí)行if和和end語句之間的命令串語句之間的命令串commands. MATLAB(fun1) 1(),2( ,1211)( 2ffxxxxxf求設(shè)例 先建立M文件fun1.m定義函數(shù)fx），再在Matlab命令窗口輸入fun1(2),fun1(-1)即可。2) 有三個或更多的選擇的一般形式是：有三個或更多的選擇的一般形式是： if （expression1） commands1 else if （expression2） commands2 else if （expression3） commands3 else if elsecommands endendend end) 1(),5 . 0(),2( ,0 x1x021x1xf(x) 32fffxx求設(shè)例 先建立M文件fun2.m定義函數(shù)fx），