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1、Matlab及其应用,1,数 学 实 验,陈德勤电话:13980227656E-MAIL:dq.chen-,四川理工学院素质选修课,Matlab及其应用,2,理论课7-8周 N1-422/ 7-8周 N1-612星期1/219:00-21:25,实验课9-11周 实验楼1007星期1或29:00-11:15 13:00-15:15,Matlab及其应用,3,1 课程内容简介,本门课程介绍及安排Mathematica软件概述Mathematica基础知识Mathematica软件操作实验应用实验,(先修课程:高等数学,计算机应用基础)学时计划:理论教学(6学时)、上机实验(12学时)考核方式:考
2、查,Matlab及其应用,4,2 Mathematica的学习方法,必须做大量的练习,熟悉其中的函数联系和自己的课题相关,深刻的体会多看帮助文件,有一本好的参考书会提问题,寻求大家的帮助记住:Mathematica可以做很多事情,Matlab及其应用,5,参考书,1. The Mathematica Book ( Fifth Edition . Mathematica Version 5)2.丁大正Mathematica5.0 教程.出版社:电子工业出版社; 2002.3 ; 3.吴剑.掌握和精通 Mathematica5.0 .出版社:机械工业出版社;2001.3 ;,Matlab及其应用,
3、6,OK, Now begin,Matlab及其应用,7,数学实验,第一讲 Mathematica基础,四川理工学院 信计系,概述 Mathematica软件环境介绍 Mathematica基本操作 数、表达式、函数,Matlab及其应用,8,一、概述,Mathematica是由位于美国伊利诺州的伊利诺州大学香槟(Champaign)分校附近的Wolfram Research 公司开发的一套专门进行数学计算的软件。从1988年问世至今,已广泛地应用到工程、应用数学、计算机科学、财经、生物、药学、生命科学以及太空科学等领域,深受科学家、学生、教授、研究人员及工程师们的喜爱。数以万计的论文、科学报
4、告、期刊杂志、图书资料、计算机绘图等都是Mathematica的杰作。,Matlab及其应用,9,美国物理学家Stephen Wolfram领导的Wolfram Research公司用C语言开发的数学系统软件。,Matlab及其应用,10,Mathematica的特点,(1)内容丰富,功能齐全Math能够进行初等数学,高等数学、工程数学等的各种数值计算和符号运算.特别是其符号运算功能,给数学公式的推导带来极大的方便.它有很强的绘图能力,能方便的画出各种美观的曲线、曲面,甚至可以进行动画设计. (2)语法简练,编程效率高Math的语法规则简单语句精练.和其它高级语言(如C,Fortran语言)相
5、比,其语法规则和表示方式更接近数学运算的思维和表达方式.用Math编程,用较少的语句,就可完成复杂的运算和公式推导等任务.,Matlab及其应用,11,(3)操作简单,使用方便:Math命令易学易记,运行也非常方便.用户既可以和Math进行交互式的“对话”,逐个执行命令.也可以进行“批处理”,将多个命令组成的程序,一次性地交给Math,完成指定的任务. (4) 良好的交互性: Math和其它高级语言,如C,Fortran语言等能进行简单的交互.可以调用C,Fortran等的输出并转化为Math的表示形式,也可以将Math的输出转化为C,Fortran语言和Tex编译器(注:Tex是著名的数学文
6、章编辑软件,用它打印出的文章,字体漂亮、格式美观)所需的形式.甚至还可以在C语言中嵌入Math的语句.这使Matha编程更灵活方便增强了Math的功能.,Matlab及其应用,12,1.6 网络资源,Mathematica 的网络资源: http:/ http:/ http:/ http:/ 与Mathematica相似的软件,Matlab数值计算、符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能,主要在工业界Mathcad 数学文字软件,直接写出报告Maple 符号计算功能强大SciLab 免费的matlab克隆体仿真软件:MATRIX、VisSim等等,Matlab及其应用,14,二、M
7、athematica软件环境,2.1 Mathematica安装启动 Math的安装(与其他软件安装没有什么特别的,略)Math启动 双击 Windows 桌面上的快捷图标; 从开始菜单的程序子菜单中的选Math5.0,Matlab及其应用,15,Mathematica的窗口,与其他应用软件略有不同,它主要包括一个执行各种功能的菜单条、一个工作区窗口和一个浮动的输入面板工具条,这三部分是分开的,工作区窗口可以随时关闭,需要是也可以打开多个工作区窗口,而这多个工作区窗口也是彼此分开的,可以独立进行操作。,Matlab及其应用,16,2.2Mathematica 5.0.菜单环境介绍,文件菜单 F
8、ile,Save As Special :用特殊格式保存; Open Special :用来打开非Mathematic a 默认文件; Import :打开一个Math文件,并将其插入到当前的NoteBook中; Palettes :列出了目前可以使用的空模板; NoteBooks :列出了目前已经打开的 NoteBook 窗口 Generate Palette from Selection :将当前 NoteBook 窗口转换成模板 Exit :退出系统,Matlab及其应用,17,编辑菜单 Edit,主要是针对Math系统NoteBook 区域的,它主要列出了对该区域进行的编辑与操作。该菜
9、单出了具有 Windows 一般应用程序所具有的撤消操作、重复操作、拷贝、粘贴、全选选项外,还包括如下选项 Insert Object :用来在当前的 NoteBook 中插入图片等对象; Motion :一些用鼠标可以进行的操作,如删除、光标移动等; Expression Input :表达式输入的一些模板。,Matlab及其应用,18,细胞菜单 Cell Cell是指NoteBook中的用蓝色中括号括起来的部分,大Cell中可以包含很多层小Cell,它可以定义为各级标题、计算区、重组等操作。主要包括以下选项:,Convert to :将所选Cell转换成的格式、Display As显示方式
10、、Default Input Format Type、Default Output Format Type、Default Inline Format Type一般使用StandardForm标准格式; Cell Grouping :设置 Cell 分组,用右面的蓝色中括号括起来 Cell 表示一组,选中几组可用 Group Cells 合并组,选中一组也可用 Ungroup Cells 进行分组等,注意是将一组中的几个 Cell 分组。 Merge Cell : Cell 的合并,将几个 Cell 合并成一个 Cell 。 Divide Cell : Cell 的分割,将光标放置在任何处即可
11、用这一菜单功能,将相应 Cell 在光标处端开而分成两组;,Matlab及其应用,19,Input菜单,一些特殊内容的输入操作,如图形上坐标点的选取、绘图视点选取、绘图颜色选取等。主要包括以下选项: 如:Get Graphics Coordinates :选取图形上一点的坐标。,Matlab及其应用,20,Kernel菜单,对Math进行的特殊操作。如加载、卸载、执行等。主要包括以下选项: Evaluate:执行Kernel: Evaluate Cells:对所选的所有Cell进行计算 Evaluate in Place:对所选的部分表达式进行计算,并用计算结果代替所选表达式。 Interru
12、pt Evaluation :终止计算; Start Kernel:启动内核 Quit Kernel:退出内核 Delete All Output:删除所有输出计算结果。 Create Hyperlink :选中按钮,单击这一菜单项可以弹出一个窗口,,Matlab及其应用,21,Find 菜单主要是为了在 Math的 NoteBook 中查找一些特定内容,或替换某些内容等,与 Microsoft word 中的有关菜单类似。,Matlab及其应用,22,Help菜单:,Matlab及其应用,23,类别列表,功能介绍,示例,Matlab及其应用,24,Mathematica基本操作,示例演示 M
13、ath的基本用法并不复杂,首先单击工作区窗口的标题栏以高亮度显示表示被选中,然后输入希望的计算式,如6+9,然后同时按下shift与enter。此时系统开始进行计算处理。第一次执行命令,由于要加载内核,速度稍微慢一点,以后速度就会快许多。,Matlab及其应用,25,Math基础知识(数、表达式、表与变量、函数),语言规则 Math里的所有命令都以大写字母开始。其命令的主要特点有:函数的参数是在方括号中给出的;内置的函数名是用大写字母开始的; 空格能够被用来代替乘号; 指数可以用 来代替; 数值可以使用科学记数法输入;,Matlab及其应用,26,内置函数名同完整的英文一样,从而能够根据名字推
14、测函数功能;CTRL+K具有自动补全命令的功能;语句以分号结束时,计算结果不做输出,否则输出;程序里“* *”星号括起的部分为注释;,Matlab及其应用,27,Math 的数分为两大类: 一类是直接用数字(和小数点)写出来的数;另一类是系统的内部常数,它们对应着常用的数学常数。 数和数的计算 Math对算术表达式求值规律与数学中一般算术的规律类似。主要的算术运算符有: + , * (可以用空格符号代替), / , ( 乘方 ) ,运算的先后顺序遵从:先括号,再乘方、乘、除,最后加减。例如:,数的表示和计算,Matlab及其应用,28,表达式,在Math系统里,所有的东西都是表达式,表达式都有
15、一种统一的结构形式,可以用统一的方法处理表达式形式方面的问题 与表达式有关的判断 在Math系统里对表达式做操作时,尤其是写程序时经常用到一些判断。该系统提供了一批表达式类型辨别函数,这些函数在表达式符合类型时给出值True ,否则给出值 False (详见命令总汇部分),如: NumberQ 表达式 表达式是否为一个数,Matlab及其应用,29,Math系统中有逻辑表达式,其基本关系运算符包括: = =等于 !=不等于大于 =大于等于 =小于等于 该系统还提供了把基本关系式连接起来的逻辑运算符,包括 !逻辑否 &逻辑与 |逻辑或 Xor逻辑异或 Implies隐含,关系判断和逻辑表达式,Matlab及其应用,30,通常我们用格式Nexpr,n 注意,在Math中,当输入的式子中所有数字都为整数时,输出的结果是精确的;但若式子中含有小数点,得出的结果通常是近似的结果,例如:520 5.20,求算术运算的近似值:,