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1、Matlab基础及其应用 主讲教师主讲教师：李浩：李浩刘大刚刘大刚 holly holly 物理电子学院物理电子学院 教师简介教师简介 MATLABMATLAB课程介绍课程介绍 定位：公共基础选修课定位：公共基础选修课 目标：了解目标：了解MATLABMATLAB，能够熟练掌握数学（，能够熟练掌握数学（ 矩阵）运算，简单编程，简单的数据处理矩阵）运算，简单编程，简单的数据处理 、符号运算及基本图形绘制、符号运算及基本图形绘制. .对对MATLABMATLAB面向面向 对象编程与对象编程与simulinksimulink有基本了解。有基本了解。 参考教材：MATLAB基础及应用 参考书目： Ma
2、tlab程序设计教程，李海涛、邓樱，高等教育出版社/2005.5.1 精通MATLAB 6.5版，张志涌，北京航空航天大学出版社/2003.3 科学运算语言MATLAB5.3程序设计及应用，薛定宇，清华大学出版社 /2000 数值方法和MATLAB实现与应用，拉克唐瓦尔德（美），机械工业出版社 /2004.9 特点：完全不必具备其它语言的基础，各年 级各专业的同学都可选修。 MATLABMATLAB课程安排课程安排 JJ学时学时: 32: 32学时（基于学时（基于matlabmatlab6.56.5版本版本) ) JJ安排：讲课安排：讲课1616学时，上机学时，上机1616学时学时 JJ考核要
3、求：实验报告必须齐备。考核要求：实验报告必须齐备。 JJ考核方式考核方式: : 实验报告实验报告 上机安排上机安排 n n 从从9 9月月2121日（也就是下个星期四）起，每个星日（也就是下个星期四）起，每个星 期四安排为上机时间。期四安排为上机时间。 n n 上机地点：主楼东上机地点：主楼东312312（物电机房）（物电机房） n n 上机时间：上机时间：1818：00002020：0000 20 20：00002222：0000 主要内容主要内容 1.1.Matlab Matlab 概述与入门；概述与入门； 2.2.数据类型和运算；数据类型和运算； 3.3.数值计算；数值计算； 4.4.符
4、号运算；符号运算； 5.5.数据和函数的可视化；数据和函数的可视化； 6.6.MatlabMatlab编程；编程； 第一章第一章 MATLABMATLAB语言概述语言概述 一、一、MATLABMATLAB产生的历史背景产生的历史背景 Cleve Moler 博士 Cleve Moler is chairman and chief scientist at The MathWorks. Moler was a professor of math and computer science for almost 20 years at the University of Michigan, Stan
5、ford University and the University of New Mexico. 在70年代中期,Cleve Moler博士和其同事在美国 国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和 LINPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特 征值求解的FORTRAN程序库,LINPACK是解线性 方程的程序库.在当时,这两个程序库代表矩阵运算 的最高水平. 一、一、MATLABMATLAB产生的历史背景产生的历史背景 19831983年春天年春天,Cleve Moler,Cleve Moler到到StandfordStandford大学讲学，大学讲学， MATLABMA
6、TLAB深深地吸引了工程师深深地吸引了工程师John LittleJohn Little。John LittleJohn Little敏敏 锐地觉察到锐地觉察到MATLABMATLAB在工程领域的广阔前景，同年，他和在工程领域的广阔前景，同年，他和 Cleve MolerCleve Moler，Steve BangertSteve Bangert一起，用一起，用C C语言开发了第语言开发了第 二代专业版。这一代的二代专业版。这一代的MATLABMATLAB语言同时具备了数值计算语言同时具备了数值计算 和数据图示化的功能和数据图示化的功能 。 Jack Little CEO / Founder
7、Jack Little is president, CEO, and a co-founder of The MathWorks, Inc. He was a co-author and principal architect of early versions of the companys flagship MATLAB product as well as the Signal Processing Toolbox and the Control Systems Toolbox. n n MATLABMATLAB的第一个商业化的版本是的第一个商业化的版本是19841984年推出的年推出的
8、 是是3.03.0的的DOSDOS版本版本 n n 19921992年年MathWorks MathWorks 公司于推出了公司于推出了4.04.0版本，版本， n n 19941994年的年的4.24.2版本扩充了版本扩充了4.04.0版本的功能，尤其在版本的功能，尤其在 图形界面设计方面更提供了新的方法。图形界面设计方面更提供了新的方法。 n n 19971997年推出的年推出的5.05.0版允许了更多的数据结构，如单版允许了更多的数据结构，如单 元数据、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更元数据、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更 方便编程的语言。方便编程的语言。 n n 199919
9、99年推出的年推出的 MATLAB 5.3MATLAB 5.3版在很多方面又进一版在很多方面又进一 步改进了步改进了 MATLAB MATLAB 语言的功能。语言的功能。 20002000年年1010月底推出了其全新的月底推出了其全新的 MATLAB 6.0MATLAB 6.0正式正式 版版(Release 12)(Release 12)，在核心数值算法、界面设计、外，在核心数值算法、界面设计、外 部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进。 n n 20022002年年6 6月发布了其全新的月发布了其全新的 MATLAB 6.5MATLAB 6.5正式
10、版正式版 (Release 13)(Release 13) n n 20042004年年5 5月推出月推出Matlab7.0Matlab7.0 时至今日，经过时至今日，经过MathWorksMathWorks公司的不断完善，公司的不断完善， MATLABMATLAB已经发展成为适合多学科，多种工作平台已经发展成为适合多学科，多种工作平台 的功能强大的大型软件。在国外，的功能强大的大型软件。在国外，MATLABMATLAB已经经已经经 受了多年考验。在欧美等高校，受了多年考验。在欧美等高校，MATLABMATLAB已经成为已经成为 线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处线性代数，自动控制理
11、论，数理统计，数字信号处 理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基 本教学工具；本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博成为攻读学位的大学生，硕士生，博 士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业 部门，部门，MATLABMATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具被广泛用于科学研究和解决各种具 体问题。在国内，特别是工程学术界，体问题。在国内，特别是工程学术界，MATLABMATLAB也也 逐步盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪逐步盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪 个学科，都能在个学
12、科，都能在MATLABMATLAB里找到合适的功能。里找到合适的功能。 1.语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函 数极其丰富； 2.运算符丰富； 3.兼聚结构化与面向对象编程的特性； 4.程序设计自由度大； 5.良好的程序可移植性； 6.强大的图形功能； 7.功能性工具箱和学科性工具箱； 8.源程序的开放性。 二、二、MATLABMATLAB的语言特点的语言特点 线性方程组求解线性方程组求解 当D|A|0， 方程组有解，可 用Cramer法则 求解。 线性方程组求解线性方程组求解 N阶行列式的计算需要n！ 次乘法，求解n阶线性方程 组，共需要做(n+1)！次乘 法。如n=20,则，需做： 21！5
13、.109091019 线性方程组求解线性方程组求解 数值求解方法：数值求解方法： 1.1.直接法直接法 GaussGauss消去法、消去法、Gauss-JordanGauss-Jordan消去法、矩消去法、矩 阵分解法等。阵分解法等。 2.2.迭代法迭代法 JacobiJacobi迭代法、迭代法、Gauss-SeidelGauss-Seidel迭代法和超松迭代法和超松 弛迭代法等。弛迭代法等。 线性方程组求解线性方程组求解 Matlab求解过程： 数据统计与处理数据统计与处理 一个工厂生产三种橄榄球用品一个工厂生产三种橄榄球用品 ： 防护帽、防护帽、 垫垫 肩、臀垫。需要不同数量的：硬塑料肩、
14、臀垫。需要不同数量的：硬塑料 、 泡沫泡沫 塑料塑料 尼龙线尼龙线 、 劳动力。劳动力。 为监控生产，管理者对它们之间的关系十分关为监控生产，管理者对它们之间的关系十分关 心。为把握这些量的关系，列出下面的表格心。为把握这些量的关系，列出下面的表格 原料产品关系表原料产品关系表 n n 管理者接到四份订单如上表所示。管理者接到四份订单如上表所示。 n n 问应该如何计算每份订单所需的原材料，问应该如何计算每份订单所需的原材料， 以便组织生产？以便组织生产？ C = 220 146 475 320 105 89 300 205 125 101 345 225 165 114 370 255 输入
15、下面Matlab指令 A=4 2 3;1 3 2;1 3 3;3 2 2; B=35 20 60 45;10 15 50 40; 20 12 45 20; C=A*B 考虑一个实际编程例子考虑一个实际编程例子 如何编写一个能求出两个矩阵相乘的计算机通如何编写一个能求出两个矩阵相乘的计算机通 用子程序？用子程序？ 是否正确？错误，未考虑其一为标量 加入标量判定，是否就是通用程序了？ 错误，考虑其一或二者为复数矩阵 MATLAB 实现：C=A*B 例、用简短命令计算并绘制在0x6范 围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin
16、(x.2),y3=(sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3) 用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形 MATLABMATLAB包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。包含两个部分：核心部分和各种可选的工具箱。 核心部分中有数百个核心内部函数。核心部分中有数百个核心内部函数。 工具箱又分为两类：工具箱又分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱功能性工具箱和学科性工具箱。 功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真 功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具功能，文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具 箱可用于多种学科。箱可用于多种学科。 学科性工具箱是专业的，如（学科性工具箱是专业的，如（controlcontrol、signal signal proceessing proceessing 、commumnicationc
