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1、Matlab软件与基础数学实验,安阳师范学院,2,Matlab基本特性 Matlab中数组及矩阵运算 Matlab中函数的数值运算 Matlab中的符号运算,第一章 MATLAB基本特性与基本运算,3,MATLAB产生的历史背景 “ 矩阵实验室”（ MATrix LABoratory）,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.,到70年代后期，身为美国New Mex
2、ico大学计算机系系主任的Cleve Moler，在给学生讲授线性代数课程时，想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库，但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间，为了让学生方便的调用EISPACK和LINPACK，利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序。Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB，取名MATLAB (MATrix LABoratory)，即Matrix和Laboratory的组合。在以后的数年里，MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。,1983年春天,Cleve Moler到Stand
3、ford大学讲学，MATLAB深深地吸引了工程师John Little。John Little敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，同年，他和Cleve Moler，Steve Bangert一起，用C语言开发了第二代专业版。这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能 。,7,1 MATLAB的发展 1984年，MathWorks公司成立，MATLAB正是推向市场。 1984年，MATLAB第1版(DOS版) 1992年，MATLAB 4.0版 simlink内嵌 1994年，MATLAB 4.2版 1997年，MATLAB 5.0版 全面的面向对象 1999年，MA
4、TLAB 5.3版 Release 11 2000年，MATLAB 6.0版 Release 12 2001年，MATLAB 6.1版 2002年，MATLAB 6.5版 购并了MATRIXx 2004年，MATLAB 7.0版,8,时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，MATLAB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，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数，自动控制理论，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本教学工具；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
5、业部门，MATLAB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，MATLAB也逐步盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在MATLAB里找到合适的功能。,9,Matlab能做什么,基本的数据处理 数据来源：Excel、数据库、A/D等等 优化和解方程 动态过程仿真：实时的和非实时的 嵌入式的控制：Pc/104和DSP 神经元网络、小波分析、GA等等 虚拟现实仿真,10,11,MATLAB的主要应用领域,（1）数值分析。 （2）数值和符号计算。 （3）工程与科学绘图。 （4）控制系统的设计与方针。 （5）数字图像处理。 （6）数字信号处理。 （7）通讯系统设计与
6、仿真。 （8）财务与金融工程。,12,The MathWorks公司官方网站 产品与全套工具箱手册下载http:/ 第三方工具箱下载 http:/ 产品在中国独家代理 (北京九州恒润公司) http:/,2.安装过程,图1-1 MATLAB启动界面,13,图1-2 MATLAB安装界面,14,图1-3 输入用户名称、公司及产品注册码等各种信息界面,15,图1-4 选择需要安装的组件,16,第一节 Matlab基本特性,17,一. 启动与退出MATLAB集成环境 1MATLAB系统的启动 启动MATLAB系统有3种常见方法： (1)使用Windows“开始”菜单。 (2)运行MATLAB系统启动
7、程序matlab.exe。 (3) 利用快捷方式。,18,当MATLAB安装完毕并首次启动时，展现在屏幕上的界面为MATLAB的默认界面，如右图所示。,19,启动MATLAB后，将进入MATLAB 6.5集成环境。,2. MATLAB 6.5 集成环境包括 MATLAB主窗口 命令窗口(Command Window) 工作空间窗口(Workspace) 命令历史窗口(Command History) 当前目录窗口(Current Directory) 启动平台窗口(Launch Pad),20,Matlab工作环境界面,命令窗口(Command Window),用途：使用软件提供的各种命令进行
8、简单运算、查询、绘图；,同时显示各种命令的运行结果和过程信息。,操作方法：键入一条命令，按 enter 键执行。,编辑窗口(Editor),用途：程序的输入、编辑和保存。默认生成m-文件。,21,22,(1) 命令窗口,在默认设置下，命令窗口自动显示于MATLAB界面中. 如果用户只想调出命令窗口，也可以选择Desktop | Desktop Layout | Command Window Only命令。,23,（2） 命令历史窗口,命令历史窗口显示用户在命令窗口中所输入的每条命令的历史记录，并标明使用时间，这样可以方便用户的查询。 如果用户想再次执行某条已经执行过的命令，只需在命令历史窗口中
9、双击该命令。,24,（3） 工作间管理窗口,用来显示当前计算机内存中MATLAB变量的名称、数学结构、该变量的字节数及其类型。 在默认设置下，工作间管理窗口自动显示于MATLAB界面中。,25,（4）当前路径窗口,在默认设置下，当前路径窗口自动显示于MATLAB界面中，用户也可以选择Desktop| Current Directory命令调出或隐藏该命令窗口。 当前路径窗口显示着当前用户工作所在的路径,26,3. MATLAB 7的路径搜索,MATLAB 7有一个专门用于寻找“.m”文件的路径搜索器。“.m”文件是以目录和文件夹的方式分布于文件系统中的，一部分“.m”文件的目录是MATLAB
10、7的子目录，由于MATLAB 7的一切操作都是在它的搜索路径(包括当前路径中进行的，所以如果调用的函数在搜索路径之外，MATLAB 7就会认为此函数并不存在。,（1）MATLAB 7的当前目录 在命令窗口中输入cd命令，并按Enter键确认，即显示有当前MATLAB 7工作所在目录。 cd C:MATLAB71work,（2）MATLAB 7的路径搜索 选择MATLAB的主窗口中File | Set Path命令 ，进入到设置路径搜索的对话框 ，用户可以设置新的路径,28,4. 使用帮助系统,MATLAB 7.0为用户提供了非常完善的帮助系统，例MATLAB 的在线帮助、帮助窗口、帮助提示、H
11、TML格式的帮助、pdf格式的帮助文件及MATLAB 的示例和演示等。,29,30,帮助命令 MATLAB帮助命令包括help、lookfor以及模糊查询。 (1) help命令 在MATLAB 6命令窗口中直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。,31,(2) lookfor命令 help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索，条件比较宽松。 lookfor命令只对M文件的第一行进行关键字搜索。若在lookfor命令加上-all选项，则可对
12、M文件进行全文搜索。,32,(3) 演示系统 在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入Demos，或者选择主窗口Help菜单中的Demos子菜单，打开演示系统。,基本矩阵演示窗口,MATLAB 演示窗口,二数值（常量）和变量,a) 变量 变量(包括函数)的命名规则：由英文字母、数字和下划线混合组成，不得包含空格、标点和运算符号；第一个字符必须是英文字母，最多包括19个字符； 字母的大小有区别。,(1) 单值变量 a=1; ad=2; Ad=3,(2) 矩阵变量 x=-1,3,5对应4个分量 x(1),x(2),x(3),A=3,1;-2,5
13、对应4个分量,A(1,1),A(1,2),A(2,1),A(2,2),33,(3) 复数变量,(4) 字符（串）变量,c=2+3*i; d=6-sqrt(-2),所有字符串都用单引号括起来。 s=matlab 字符中中的每个字符（包括空格）都是字符串变量(矩阵或向量)中的一个元素。 字符串中的字符以 ASCII 码形式储存并区分大小 ，用函数abs可以看到字符的ASCII码。 在Matlab中，字符串和字符矩阵基本上是等价的。 s=matlab 等价于 s=matlab ,34,b) 数字变量 Matlab内部的每一个数据元素都是用双精度数（double）来表示和存储的。 变量输出时用户可以用
14、format命令设置或改变输出格式。format type 或 format(short,e) 短格式(Short)：1.3333 0.0000 短格式e方式(Short e)：1.3333e+00 1.2345e-06 短格式g方式(Short g)：1.3333 0.0 长格式(Long)：1.33333333333333 0.00000123450000 长格式e方式(Long e)：1.33333333333333e+00 1.2345000000000e-06 长格式g方式(Long g)：1.33333333333333 0.0000012345 银行格式(Bank)：1.33 0
15、.00 十六进制格式(Hex)：3ff555555555 3eb46231abfd71 +格式(+)：+ 有理数（Rational）：1/3 2469/2000000000,36,内存变量的删除与修改 在工作空间窗口中可以显示所有内存变量的属性。 当选中某些变量后，再单击Delete按钮，就能删除这些变量。 当选中某些变量后，再单击Open按钮，将进入变量编辑器。 通过变量编辑器可以直接观察变量中的具体元素，也可修改变量中的具体元素。,37,clear命令：用于删除MATLAB工作空间中的变量。 who命令：只显示出驻留变量的名称 whos命令：在给出变量名的同时，还给出它们的大小、所占字节数
16、及数据类型等信息。,38,三运算符,算术运算符,关系运算符,逻辑运算符,位运算符,集合运算符,39,40,41,MATLAB常用数学函数,42,MATLAB常用数学函数,43,数值输出格式命令,44,MATLAB常用命令,45,常用键盘按键及说明,46,MATLAB语言中标点的说明,47,48,赋值语句 (1) 变量=表达式 (2) 表达式 其中表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子，其结果是一个矩阵。,49,例 计算表达式的值，并显示计算结果。 在MATLAB命令窗口输入命令： x=1+2i; y=3-sqrt(17); z=(cos(abs(x+y)-sin(78*pi/180)/(x+abs(y) z = -0.3488 + 0.3286i,
