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1、数学应用软件数学应用软件Matlab教程教程matlab01Matlab的安装及使用n 上课时间：上课时间：周一周一 9、10 、11、12节节n 地点：地点：数理楼数理楼3410机房机房n 考试方式：考试方式：实验作业实验作业n如何得高分？如何得高分？n满分满分100分，分， 其中其中 n平时（点名平时（点名 ，课堂表现），课堂表现）20分分 提问回答正确加分，点名迟提问回答正确加分，点名迟到到-1分分/次，扣完为止。次，扣完为止。n小作业小作业 （8-12次）次）50分分 n大作业大作业 30分。分。matlab01Matlab的安装及使用数学软件介绍数学软件介绍 公共的基础软件：公共的基
2、础软件：BASICBASIC，FortranFortran，C C，PascalPascal 矩阵实验室系统：矩阵实验室系统：MatlabMatlab 计算机代数系统：计算机代数系统：MathematicaMathematica，MapleMaple 交互式数学系统：交互式数学系统：MathCADMathCAD，CalcwinCalcwinmatlab01Matlab的安装及使用Matlab 用法简介用法简介 MatlabMatlab是一种广泛应用于是一种广泛应用于工程计算工程计算及及数值分析数值分析领域的新型领域的新型高级语言，自高级语言，自19841984年由美国年由美国 MathWork
3、sMathWorks 公司推向市场以来，公司推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程应用开发环境。工程应用开发环境。MatlabMatlab功能强大、简单易学、编程效率功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。高，深受广大科技工作者的欢迎。 在欧美各高等院校，在欧美各高等院校，MatlabMatlab已经成为线性代数、自动控制已经成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，成为大学生、硕士生
4、以及博士处理等课程的基本教学工具，成为大学生、硕士生以及博士生必须掌握的基本技能。生必须掌握的基本技能。matlab01Matlab的安装及使用 MatlabMatlab 语言的首创者是语言的首创者是 C. C. MolerMoler： 1980 1980年前后，当时的新墨西哥大学计算机系主任年前后，当时的新墨西哥大学计算机系主任 Moler Moler 教授在讲授线性代数课程时，发现了用其他高级语言编程教授在讲授线性代数课程时，发现了用其他高级语言编程极为不便，便构思并开发了极为不便，便构思并开发了 MatlabMatlab，用用 Fortran Fortran 语言编语言编写了集命令翻译、
5、科学计算于一身的一套交互式软件系统。写了集命令翻译、科学计算于一身的一套交互式软件系统。 MatlabMatlab = Matrix = Matrix Laboratry Laboratry 矩阵实验室矩阵实验室Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用 Moler Moler 和和 Little Little 等人成立了等人成立了The The MathWorksMathWorks的公司，的公司，并于并于19841984年推出了第一个年推出了第一个 MatlabMatlab 的商业版本，用的商业版本，用 C C 语语言作了完全的改写。其后又增添了丰富多彩的图形图像
6、处言作了完全的改写。其后又增添了丰富多彩的图形图像处理、多媒体功能、符号运算和它与其他流行软件的接口功理、多媒体功能、符号运算和它与其他流行软件的接口功能，使得能，使得 MatlabMatlab 的功能越来越强大。的功能越来越强大。 到九十年代初期，在国际上到九十年代初期，在国际上 30 30 几个数学类科技应用几个数学类科技应用软件中，软件中， MatlabMatlab 在数值计算方面独占鳌头，而在数值计算方面独占鳌头，而 Mathematica Mathematica 和和 Maple Maple 则分居符号计算软件的前两名。则分居符号计算软件的前两名。 Mathcad Mathcad 因
7、其提供计算、图形、文字处理的统一环境而因其提供计算、图形、文字处理的统一环境而深受中学生欢迎。深受中学生欢迎。Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用 目前，目前，MatlabMatlab 已经成为国际上最流行的科学与工程已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，它已经不仅仅是一个计算的软件工具，它已经不仅仅是一个“矩阵实验室矩阵实验室”了，而成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高了，而成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了级编程语言了, ,有人称它为有人称它为“第四代第四代”计算机语言，它在计算机语言，它在国内外高校和研究部门正扮演着重
8、要的角色。国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。 就影响而就影响而言，至今仍然没有一个别的计算软件可与言，至今仍然没有一个别的计算软件可与 MatlabMatlab 匹敌。匹敌。 Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用 MatlabMatlab的发展的发展 1984 1984年，年，MatlabMatlab 1.01.0版版 ( (DOSDOS版，版，182182K K，2020来个函数来个函数) ) 1992 1992年，年，MatlabMatlab 4.0 4.0版（版（9393年推出年推出WindowsWindows版本）版本） 1994 1994年，年
9、，MatlabMatlab 4.2 4.2版版 1997 1997年，年，MatlabMatlab 5.0 5.0版版 1999 1999年，年，MatlabMatlab 5.3 5.3版版 2000 2000年，年，MatlabMatlab 6.0 6.0版版 2001 2001年，年，MatlabMatlab 6.1 6.1版版 2002 2002年，年，MatlabMatlab 6.5 6.5版版 2004 2004年，年，MatlabMatlab 7.0 7.0版版Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用n版本编号版本编号建造编号建造编号发布时间发布时间n
10、Matlab 7.9R2010a2010.3nMATLAB 7.8R2009a2009.3nMATLAB 7.7R2008b2008.10nMATLAB 7.6R2008a2008.3nMATLAB7.5R2007b2007.10nMATLAB 7.4R2007a2007nMATLAB7.3R2006b2006nMATLAB7.2R2006a2006nMATLAB7.1R14SP32005nMATLAB7.0.4R14SP22005nMATLAB7.0.1R14SP12004matlab01Matlab的安装及使用 MatlabMatlab是一个是一个交互式软件系统交互式软件系统： 给出一条命
11、令，立即就可以得出该命令的结果。给出一条命令，立即就可以得出该命令的结果。 Matlab Matlab 的特点与主要功能的特点与主要功能 数值计算功能数值计算功能 MatlabMatlab以矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先以矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先 指定矩阵维数（动态定维）指定矩阵维数（动态定维）。 按照按照IEEEIEEE的数值计算标准进行计算。的数值计算标准进行计算。 提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率。提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率。 MatlabMatlab命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，命令与数学中的符号、公式非常接近，可读
12、性强， 容易掌握。容易掌握。Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用 符号计算功能符号计算功能 MatlabMatlab和著名的符号计算语言和著名的符号计算语言MapleMaple相结合，使得相结合，使得MatlabMatlab具有具有强大的符号计算功能。强大的符号计算功能。 Matlab Matlab 的特点与主要功能的特点与主要功能 绘图功能绘图功能 MatlabMatlab提供了丰富的绘图命令，能实现一系列的可视化操作。提供了丰富的绘图命令，能实现一系列的可视化操作。 编程功能编程功能 MatlabMatlab具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、
13、面具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。通过向对象等程序语言特征，而且简单易学、编程效率高。通过MatlabMatlab提供的编程语言进行编程完成特定的任务。提供的编程语言进行编程完成特定的任务。Matlab 用法简介用法简介matlab01Matlab的安装及使用 Matlab Matlab 的特点与主要功能的特点与主要功能 Simulink Simulink 动态仿真集成环境动态仿真集成环境 提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出
14、方式来观察仿真结果等功能。对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。 丰富的工具箱（丰富的工具箱（toolboxtoolbox） MatlabMatlab包含两部分内容：基本部分和根据专门领域中的特殊需要包含两部分内容：基本部分和根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱。而设计的各种可选工具箱。PDEOptimizationSymbolic MathSignal processImage ProcessStatisticsMatlab 用法简介用法简介Control SystemSystem Identification matlab01Matlab的安装及使用 购买或下
15、载购买或下载 MatlabMatlab.V7.0.4.R14.SP2.V7.0.4.R14.SP2Matlab的安装的安装Matlab的的安装及使用安装及使用 插入光盘自动运行安装程序，插入光盘自动运行安装程序，或手动运行自带的安装程序或手动运行自带的安装程序 setup.exesetup.exe，根据提示依次操作。根据提示依次操作。matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及
16、使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 Matlab Matlab 基本用法基本用法 MatlabMatlab系统的启动系统的启动 与一般的与一般的WindowsWindows程序一样，启动程序一样，启动MatlabMatlab系统有系统有3 3种常见方法：种常见方法： (1) (1) 使用使用Windows “Windows “开始开始” ” 菜单菜单 (2) (2) 运行运行 Matlab Matl
17、ab 系统启动程序系统启动程序 matlabmatlab.exe.exe (3) (3) 双击桌面上的双击桌面上的 Matlab Matlab 快捷图标快捷图标 MatlabMatlab系统的退出系统的退出 (1) (1) 在在MatlabMatlab主窗口主窗口FileFile菜单中选择菜单中选择Exit Exit MatlabMatlab命令。命令。 (2) (2) 在在MatlabMatlab命令窗口输入命令窗口输入ExitExit或或QuitQuit命令。命令。 (3) (3) 单击单击MatlabMatlab主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮。按钮。Matlab的的安装及使用安装及使用
18、matlab01Matlab的安装及使用命令窗口命令窗口当前工当前工作目录作目录当前工当前工作空间作空间输入命令的输入命令的历史记录历史记录命令命令提示符提示符matlab01Matlab的安装及使用 输入简单矩阵输入简单矩阵 直接排列法：直接排列法： (1) (1) 矩阵用方括号矩阵用方括号“”“”括起；括起； (2) (2) 矩阵元素间用空格或逗号矩阵元素间用空格或逗号“，”分隔；分隔； (3) (3) 矩阵行与行之间用分号矩阵行与行之间用分号 “ “；”分开分开 例：输入例：输入 A=1 2 3; 4 5 6; 7 8 9A=1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 后按回车键后按回车键M
19、atlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 在直接输入法中，分号可以用回车代替：在直接输入法中，分号可以用回车代替：Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 矩阵元素矩阵元素 矩阵元素可以是任何数值表达式，如：矩阵元素可以是任何数值表达式，如： x=-1.3,x=-1.3,sqrtsqrt(3),(1+2+3)*4/5(3),(1+2+3)*4/5 矩阵元素的单独赋值，如：矩阵元素的单独赋值，如： x(5)=abs(x(1)x(5)=abs(x(1)Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用注
20、：注：注：注：自动将自动将x x的长度的长度 扩展到扩展到5 5，并将，并将 未赋值部分置零。未赋值部分置零。Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 大矩阵可以把小矩阵作为其元素，如：大矩阵可以把小矩阵作为其元素，如：Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 矩阵元素的引用：矩阵元素的引用： A（i , j）: : 位于位于 A 的的第第 i 行第行第 j 列的元素列的元素Matlab的的安装及使用安装及使用 冒号冒号 “:” “:” 的特殊用法：的特殊用法： “ “a:b:c” - 产生一个等差序列组成的向量，产生一个
21、等差序列组成的向量， 其中其中 a 是首项，是首项，b 是公差，是公差，c 确定最后一项。确定最后一项。如果如果b1，则则b可省略，可省略，即即“a:1:c”与与“a:c”产产生相同的向量。生相同的向量。matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用例：例：matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用 A(i:j,m:n) 表示由矩阵表示由矩阵 A 的的第第 i 到第到第 j 行和第行和第 m 到第到第 n 列列交叉线上的元素组成的子矩阵交叉线上的元素组成的子矩阵 小矩阵可以从大矩阵中抽取。小矩阵可以从大矩阵中抽取。提取提取A的第一
22、列的第一列如果提取矩阵如果提取矩阵 A 的整行或整列，的整行或整列，则可利用冒号则可利用冒号“:”。matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用例：冒号运算符的应用例：冒号运算符的应用matlab01Matlab的安装及使用 语句与变量语句与变量 变量命名变量命名 在在MatlabMatlab中，变量名是以中，变量名是以字母开头字母开头，后接，后接字母、数字字母、数字 或下划线或下划线的字符序列，的字符序列，6.56.5版本以后为版本以后为6363个个。在。在MatlabMatlab中，变量名中，变量名区分字母的大小写区分字母的大小写。 MatlabMatlab
23、语句的通常形式为：语句的通常形式为： 变量表达式变量表达式 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，被赋给赋值号其结果是一个矩阵，被赋给赋值号“”左边的变量。左边的变量。Matlab的的安装及使用安装及使用注：注：1）若语句以分号）若语句以分号 “;” 结束，则不会在屏幕上输出结果。结束，则不会在屏幕上输出结果。 2）如果语句很长，可用续行符）如果语句很长，可用续行符 “”（三个点）续行，（三个点）续行， 续行符的前面必须有一个空格；续行符的前面必须有一个空格；matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安
24、装及使用安装及使用例：续行符与分号的作用例：续行符与分号的作用matlab01Matlab的安装及使用 who who 命令和系统预定义变量命令和系统预定义变量 whowho：查看工作空间中建立的变量。查看工作空间中建立的变量。 whoswhos：查看每个变量的详细属性。查看每个变量的详细属性。Matlab的的安装及使用安装及使用matlab01Matlab的安装及使用 系统预定义变量系统预定义变量 epseps，pipi，InfInf，NaNNaNMatlab的的安装及使用安装及使用eps: returns the distance from 1.0 to the next largest
25、double-precision number, that is eps = 2(-52). 即即1.01.0与其后最大的一个双精度数之间的差。与其后最大的一个双精度数之间的差。 pi: 圆周率圆周率 ，其值为，其值为 imag(log(-1)Inf: 表示无穷大表示无穷大 NaN: Not-a-Number，表示一个不定值，如表示一个不定值，如 0/0matlab01Matlab的安装及使用 数与算术表达式数与算术表达式 MatlabMatlab中的数默认是中的数默认是双精度双精度实数，实数， 表示方法与其它编程语言一样，如：表示方法与其它编程语言一样，如： 3, -9, 0.4, 1.60
26、3 3, -9, 0.4, 1.603e-12, 3.23e+20 e-12, 3.23e+20 浮点运算的误差为浮点运算的误差为 epseps， 浮点数表示范围为：浮点数表示范围为： Matlab的的安装及使用安装及使用 数学运算符数学运算符 加减运算：加减运算： +, - +, - 乘除运算：乘除运算： *, / *, /（右除）（右除）, , （左除）（左除） 幂运算：幂运算： matlab01Matlab的安装及使用 复数与矩阵复数与矩阵 虚部单位：虚部单位：i , j Matlab的的安装及使用安装及使用 复数的输入：复数的输入： z=3+4i (4 (4与与i i之间无空格之间无空
27、格) ) z=3+4*i 注：在进行复数运算时，尽量避免注：在进行复数运算时，尽量避免 将将 i , j 定义为新的变量来使用定义为新的变量来使用 复数作为矩阵元素输入时，加号复数作为矩阵元素输入时，加号“”两边不能有空两边不能有空格。格。matlab01Matlab的安装及使用 输出格式输出格式 Matlab Matlab 以双精度执行所有的运算，结果可以在屏以双精度执行所有的运算，结果可以在屏幕上输出，同时赋给指定变量，若无指定变量，则幕上输出，同时赋给指定变量，若无指定变量，则系统会自动将结果赋给变量系统会自动将结果赋给变量 “ “ansans”。 Matlab的的安装及使用安装及使用
28、Matlab Matlab 中数的中数的输出格式输出格式可以通过可以通过formatformat命令指定命令指定。 注：注：format 只改变变量的输出格式，只改变变量的输出格式， 但不会影响变量的值但不会影响变量的值matlab01Matlab的安装及使用Matlab的的安装及使用安装及使用格式格式解释解释例例format短格式（缺省显示格式），同短格式（缺省显示格式），同short3.1416format short短格式（缺省显示格式），只显示短格式（缺省显示格式），只显示5位位3.1416format long长格式，双精度数长格式，双精度数15位，单精度数位，单精度数7位位3.14
29、9format short e短格式短格式e方式（科学计数格式方式（科学计数格式）3.1416e+000format long e长格式长格式e方式方式3.1493e+000format short g短格式短格式g方式方式3.1416format long g长格式长格式g方式方式3.149format compact压缩格式压缩格式format loose自由格式自由格式format + / format bank / format rat / format hex (详情查看联机帮助详情查看联机帮助)matlab01Matlab的安装及使用 联机帮助：联机帮助： help help 命令
30、命令Matlab的的安装及使用安装及使用 help help 显示所有显示所有 help topicshelp topics help help help help 显示显示 help help 命令的用法命令的用法 help fun help fun 显示函数显示函数/ /命令命令 fun fun 的用法的用法 例：例： help help eig eig / help * / help * 更详细的使用帮助：更详细的使用帮助： doc doc 命令命令 doc help doc help 以网页的形式显示以网页的形式显示 help help 命令的详细用法命令的详细用法 doc doc /
31、 doc doc doc / doc eig eig / doc */ doc *matlab01Matlab的安装及使用 存储工作空间：存储工作空间： save save 命令命令Matlab的的安装及使用安装及使用 存储当前工作空间中的所有变量存储当前工作空间中的所有变量 save save 将所有变量存入文件将所有变量存入文件 matlabmatlab.mat.mat save save mydata mydata 将所有变量存入文件将所有变量存入文件 mydatamydata.mat.mat save save mydatamydata.mat .mat 将所有变量存入文件将所有变量存
32、入文件 mydatamydata.mat.mat 存储当前工作空间中的某些变量存储当前工作空间中的某些变量 save save 文件名文件名 变量名列表变量名列表 save save mydata mydata A x z 将变量将变量 A, x, z 存入存入mydatamydata.mat.mat 用用 help save help save 或或 doc save doc save 查看查看savesave的更多用法的更多用法matlab01Matlab的安装及使用 从文件中读取数据：从文件中读取数据： load load 命令命令Matlab的的安装及使用安装及使用 load myda
33、ta.mat 提取提取 mydatamydata.mat .mat 中所有变量中所有变量 load mydata.mat A x 提取变量提取变量 A 和和 x 用用 help load help load 或或 doc load doc load 查看查看load load 的更多用法的更多用法 工作空间中变量的清除：工作空间中变量的清除： clear clear 命令命令 clear 清除工作空间中所有变量清除工作空间中所有变量 clear A x 清除指定变量清除指定变量matlab01Matlab的安装及使用第二节第二节 向量与矩阵运算向量与矩阵运算向量与矩阵运算向量与矩阵运算matlab01Matlab的安装及使用
