matlab简介.ppt

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1、matlab简介简介数学软件课程介绍数学软件课程介绍(MATLAB)背景知识：高等数学，线性代数，统计，背景知识：高等数学，线性代数，统计，运筹，数据结构等运筹，数据结构等课程要求：了解课程要求：了解MATLABMATLAB，能够熟练掌握，能够熟练掌握数学（矩阵）运算，符号运算，简单编数学（矩阵）运算，符号运算，简单编程，简单的数据处理及基本图形绘制。程，简单的数据处理及基本图形绘制。课程目标：能够利用数学理念、数学工课程目标：能够利用数学理念、数学工具来处理实际问题。具来处理实际问题。七桥问题七桥问题18世纪东普鲁士的哥尼斯堡城有一条布勒格尔河，河中有两个世纪东普鲁士的哥尼斯堡城有一条布勒格

2、尔河，河中有两个小岛，河两岸和两岛通过七座桥彼此相连，从四块陆地的某一小岛，河两岸和两岛通过七座桥彼此相连，从四块陆地的某一处出发通过每座桥恰一次，再回到出发地，是否可能？处出发通过每座桥恰一次，再回到出发地，是否可能？ 欧拉欧拉(Euler)由七桥问题考虑到一般的一笔画问题由七桥问题考虑到一般的一笔画问题 欧拉的这个考虑非常重要和巧妙，它正表明了数学家处欧拉的这个考虑非常重要和巧妙，它正表明了数学家处理实际问题的独特之处理实际问题的独特之处把一个实际问题抽象成合适把一个实际问题抽象成合适的的“数学模型数学模型” 还可以利用数学工具解决实际问题还可以利用数学工具解决实际问题学习内容学习内容一、

3、一、MATLAB概述概述二、二、MATLAB数据及矩阵分析数据及矩阵分析 三、三、MATLAB程序设计程序设计四、四、MATLAB绘图绘图五、五、 MATLAB的数值运算的数值运算六、六、MATLAB的符号运算的符号运算教材：教材：MATLABMATLAB程序设计与应用程序设计与应用参考书：其他参考书：其他MATLABMATLAB教材教材特点：完全不必具备其它语言的特点：完全不必具备其它语言的基础，各专业的同学都可选修。基础，各专业的同学都可选修。课程安排课程安排J学时学时: 32学时学时J安排：讲课安排：讲课16学时，上机学时，上机14学时，考试学时，考试2学时学时J考核要求：不得缺勤，实验

4、报告必须齐备考核要求：不得缺勤，实验报告必须齐备J计分方式：期末成绩占计分方式：期末成绩占60%，实验占，实验占30%，考勤占考勤占10%第1章 MATLAB概论 一、一、MATLAB的发展及特点的发展及特点 MATLAB是由美国的是由美国的Clever Moler博士于博士于1980年开发的，初衷是为解决年开发的，初衷是为解决“线性代数线性代数”课程的矩阵运算问题课程的矩阵运算问题 后来又被后来又被MathWorks公司商业化，用于公司商业化，用于算法开发、数据分析及数值计算等，主要包算法开发、数据分析及数值计算等，主要包括括MATLAB和和Simulink两部分两部分 MATLAB是是Ma

5、trix Laboratory 的简称，的简称，发展迅速发展迅速，是三大数学软件之一，是三大数学软件之一 它将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专它将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性业性 有机的相结合有机的相结合 它是一种直译式的高级语言，基本单位是它是一种直译式的高级语言，基本单位是矩阵矩阵，比，比其它程序设计语言容易其它程序设计语言容易 MATLAB已经不仅仅是一个已经不仅仅是一个“矩阵实验室矩阵实验室”了，它了，它集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的了丰富的Windows图形界面设计方法图形界面设计方法 MATL

6、AB吸收了吸收了其他软件其他软件的优点，是功能强大的计的优点，是功能强大的计算机高级语言算机高级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界它以超群的风格与性能风靡全世界, 成功地应用于各工程学科的研究领域成功地应用于各工程学科的研究领域特点特点主要应用领域主要应用领域 工业研究与开发工业研究与开发 数学教学，特别是线性代数数学教学，特别是线性代数 数值分析和科学计算方面的教学与研究数值分析和科学计算方面的教学与研究 电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究面的教学与研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领经济学、化学和生物学等计算问

7、题的所有其他领域中的教学与研究域中的教学与研究图像处理和信号检测等方面图像处理和信号检测等方面二、二、MATLAB语言的功能语言的功能1.矩阵运算功能矩阵运算功能MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功提供了丰富的矩阵运算处理功能，是能，是基于矩阵运算的处理工具基于矩阵运算的处理工具。变量变量 矩阵矩阵，运算，运算 矩阵的运算矩阵的运算例如例如 C = A + B ，A,B,C都是矩阵都是矩阵,是矩是矩阵的加运算阵的加运算即使一个常数，即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做也看做是一个是一个1 1的矩阵的矩阵2.符号运算功能符号运算功能 符号运算即用符号运算即用字符串字符串进行数学分析进行数学

8、分析 允许变量允许变量不赋值不赋值而参与运算而参与运算 可用于解代数方程、微积分、复合导数、可用于解代数方程、微积分、复合导数、积分、二重积分、有理函数、微分方程、积分、二重积分、有理函数、微分方程、泰勒级数展开、寻优等等，可求得解析泰勒级数展开、寻优等等，可求得解析符号解符号解3.丰富的绘图功能与计算结果的可视化丰富的绘图功能与计算结果的可视化 具有高层绘图功能具有高层绘图功能二维、三维绘图二维、三维绘图 具有底层绘图功能具有底层绘图功能句柄绘图句柄绘图 使用使用plot函数可随时将计算结果可视化，函数可随时将计算结果可视化，并可进行图形修饰和控制并可进行图形修饰和控制4.图形化程序编制功能

9、图形化程序编制功能 动态系统进行建模、仿真和分析的动态系统进行建模、仿真和分析的软件包软件包 用结构图编程，而不用程序编程用结构图编程，而不用程序编程 只需拖几个方块、连几条线，即可只需拖几个方块、连几条线，即可实现编程功能实现编程功能5.丰富的丰富的MATLAB工具箱工具箱 MATLAB主工具箱主工具箱 符号数学工具箱符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱仿真工具箱 控制系统工具箱控制系统工具箱 信号处理工具箱信号处理工具箱 图象处理工具箱图象处理工具箱 通讯工具箱通讯工具箱 系统辨识工具箱系统辨识工具箱 神经元网络工具箱神经元网络工具箱 金融工具箱金融工具箱许多学科，在许多学科，在MA

10、TLAB中都有专中都有专用工具箱，现已有几十个工具箱，用工具箱，现已有几十个工具箱，但但MATLAB语言的扩展开发还远语言的扩展开发还远远没有结束，各学科的相互促进，远没有结束，各学科的相互促进，将使得将使得MATLAB更加强大更加强大6.MATLAB的兼容功能的兼容功能 可与可与C/C+、JAVA、FORTURE等语言等语言跨平台兼容跨平台兼容7.MATLAB的容错功能的容错功能 非法操作时给出提示，并不影响其操作非法操作时给出提示，并不影响其操作1/0Warning: Divide by zeroans = Inf8.MATLAB的开放式可扩充结构的开放式可扩充结构 matlab 除内部函

11、数外，都是开放的除内部函数外，都是开放的 用户可按自己意愿随意更改用户可按自己意愿随意更改 正因为此功能，使得正因为此功能，使得matlab的应用越来的应用越来越广泛越广泛9.强大的联机检索强大的联机检索帮助系统帮助系统 可随时检索可随时检索matlab函数函数 可随时查询可随时查询matlab函数的使用方法函数的使用方法例例1.1 用一个简单命令求解线性系统用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4;x=Ab 或或 x=inv(

12、A)*bx = 1.4818 -0.4606 0.3848对于线性系统有对于线性系统有Ax=b例例1.2: 求方程求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根的全部根 p=3,7,9,0,-23; x=roots(p)2. 解方程解方程 solve(exp(-0.5*t)*cos(t)=0.6)3. 求极限求极限 syms x; limit(sin(x)/x,x,0)6 . 0cos5 . 0tetxxxsinlim00123456- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .81例例1.3 用简短命令计算并绘制在用简短命令计算并绘制在0 x 6范

13、围内范围内的的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6); y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x, y2,x, y3)用四种方法描述用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形图形三、三、MATLAB集成环境集成环境 开机执行程序 c:matlabbinmatlab.exe 用鼠标双击matlab图标）即可打开matlab命令平台1. 主窗口主窗口 MATLAB主窗口是主窗口是MATLAB的主要工作的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。还主要

14、包括菜单栏和工具栏。1菜单栏菜单栏在在MATLAB 6.5主窗口的菜单栏，共包主窗口的菜单栏，共包含含File、Edit、View、Web、Window和和Help 6个菜单项。个菜单项。1. 主窗口主窗口 (1) File菜单项：菜单项：File菜单项实现有关文件菜单项实现有关文件的操作。的操作。(2) Edit菜单项：菜单项：Edit菜单项用于命令窗菜单项用于命令窗口的编辑操作。口的编辑操作。(3) View菜单项：菜单项：View菜单项用于设置菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式。集成环境的显示方式。1. 主窗口主窗口 (4) Web菜单项：菜单项：Web菜单项用于设置菜单项用于

15、设置MATLAB的的Web操作。操作。(5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括包括M-file、Figure、Model和和GUI窗口。窗口。(6) Help菜单项：菜单项：Help菜单项用于提供帮菜单项用于提供帮助信息。助信息。1. 主窗口主窗口 2工具栏工具栏MATLAB 6.5主窗口的工具栏共提供了主窗口的工具栏共提供了10个命令按钮。这些命令按钮均有对应个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更的

16、菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。快捷、方便。2. 命令窗口命令窗口命令窗口是命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。执行结果。MATLAB命令窗口中的命令窗口中的“”为命令提为命令提示符，表示示符，表示MATLAB正在处于准备状态。正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键在命令提示符后键入命令并按下回车键后，后，MATLAB就会解释执行所输入的命就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。令，并在命令后面给出计算结果。2. 命令窗口命令窗口 一般来说，一个命令行输入一条命

17、令，一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命令行也可命令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如可以省略。例如p=15,m=35p=15;m=352. 命令窗口命令窗口 如果一个命令行很长，一个物理行之内如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理行继续写命令的其他部分。个物理行继续写命令的其他部分。3个

18、小个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。作该行的逻辑继续。在在MATLAB里，有很多的控制键和方向里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。键可用于命令行的编辑。3. 工作空间窗口工作空间窗口 工作空间是工作空间是MATLAB用于存储各种变量用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。编辑、保存和删除。 4. 当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口

19、和搜索路径1当前目录窗口当前目录窗口当前目录是指当前目录是指MATLAB运行文件时的工作运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数可以被运行或调用。件、函数可以被运行或调用。在当前目录窗口中可以显示或改变当前目在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。搜索功能。将用户目录设置成当前目录也可使用将用户目录设置成当前目录也可使用cd命命令。例如，将用户目录令。例如，将用户目录c:mydir设置为当前设置为当前目录，可在命令窗口输入命令：目录，可在命令窗口输入命令：cd

20、c:mydir 2MATLAB的搜索路径的搜索路径当用户在当用户在MATLAB命令窗口输入一条命命令窗口输入一条命令后，令后，MATLAB按照一定次序寻找相关按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：的文件。基本的搜索过程是：(1) 检查该命令是不是一个变量。检查该命令是不是一个变量。(2) 检查该命令是不是一个内部函数。检查该命令是不是一个内部函数。(3) 检查该命令是否当前目录下的检查该命令是否当前目录下的M文件。文件。(4) 检查该命令是否检查该命令是否MATLAB搜索路径中搜索路径中其他目录下的其他目录下的M文件。文件。 用户可以将自己的工作目录列入用户可以将自己的工作目录列入MA

21、TLAB搜索路径，从而将用户目录纳搜索路径，从而将用户目录纳入入MATLAB系统统一管理。设置搜索路系统统一管理。设置搜索路径的方法有：径的方法有： (1) 用用path命令设置搜索路径。例如，命令设置搜索路径。例如，将用户目录将用户目录c:mydir加到搜索路径下，可加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：在命令窗口输入命令：path(path,c:mydir) (2) 用对话框设置搜索路径用对话框设置搜索路径 在在MATLAB的的File菜单中选菜单中选Set Path命令命令或在命令窗口执行或在命令窗口执行pathtool命令，将出现命令，将出现搜索路径设置对话框。通过搜索路径设置对话框。

22、通过Add Folder或或Add with Subfolder命令按钮将指定路命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。径添加到搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。路径。5. 命令历史记录窗口命令历史记录窗口 在默认设置下，历史记录窗口中会自动在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历历史命令的再运行。如果要清除这

23、些历史记录，可以选择史记录，可以选择Edit菜单中的菜单中的Clear Command History命令。命令。6. 启动平台窗口和启动平台窗口和Start按钮按钮MATLAB 6.5的启动平台窗口可以帮助用户的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用方便地打开和调用MATLAB的各种程序、的各种程序、函数和帮助文件。函数和帮助文件。MATLAB 6.5主窗口左下角还有一个主窗口左下角还有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行其中的命令可以执行MATLAB产品的各种产品的各种工具，并且可以查阅工具，并且可以查阅MATLAB包含

24、的各种包含的各种资源。资源。 四、四、MATLABMATLAB帮助系统帮助系统 1. 帮助窗口帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下进入帮助窗口可以通过以下3种方法：种方法：(1) 单击单击MATLAB主窗口工具栏中的主窗口工具栏中的Help按钮。按钮。(2) 在命令窗口中输入在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或或doc。(3) 选择选择Help菜单中的菜单中的“MATLAB Help”选项。选项。2. 帮助命令帮助命令 MATLAB帮助命令包括帮助命令包括help、lookfor以及以及模糊查询。模糊查询。1help命令命令在在MATLAB 6.5命令窗口中直接输入命令窗口中直接输入

25、help命命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有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。同项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过样，可以通过help加函数名来显示该函数的加函数名来显示该函数的帮助说明。帮助说明。 2lookfor命令命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，的结果，lookfor命令对搜索范围内的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。文件进行关键字搜索，条件比较宽松。lookfor命令只对命令只对M文件的第一行进行关文件的第一行进行关键字搜索。若在键字搜索。若在lookfor命令加上

26、命令加上-all选项，选项，则可对则可对M文件进行全文搜索。文件进行全文搜索。 3模糊查询模糊查询MATLAB 6.0以上的版本提供了一种类以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法，用户只需似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按要输入命令的前几个字母，然后按Tab键，键，系统就会列出所有以这几个字母开头的系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。命令。 3. 演示系统演示系统在帮助窗口中选择演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入命令窗口输入Demos，或者选

27、择主窗口，或者选择主窗口Help菜单中的菜单中的Demos子菜单，打开演示系子菜单，打开演示系统。统。 4. 远程帮助系统远程帮助系统在在MathWorks公司的主页公司的主页(http:/)上可以找到很多上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。息资源。五、五、matlab与与dos兼容命令兼容命令1.dir dir 可列出指定目录下的文件和子目可列出指定目录下的文件和子目录清单录清单例如例如: :Dir Dir 可显示当前目录下的所有文件可显示当前目录下的所有文件Dir c:matlabDir c:matlabDir c:matlab

28、Dir c:matlab* *.m.m2.cd可改变当前工作目录可改变当前工作目录 cd _ _ 显示当前子目录显示当前子目录 cd c:matlabtoolbox cd _ . . 退出当前子目录到上一级目录退出当前子目录到上一级目录 cd _ 回到根目录回到根目录 type myfile.m 与与dos下的用法完全一样下的用法完全一样3.type 可显示指定文件的可显示指定文件的全部内容全部内容4.delete 删除指定文件 del abc 删除当前目录下的删除当前目录下的abc文文件件 del c:matlabaaa.m 注意：只可删除用户文件，其它文件注意：只可删除用户文件，其它文件不要轻易删除，否则系统会瘫痪不要轻易删除，否则系统会瘫痪 小 结一、初步了解matlab 二、熟悉matlab界面，进行简单操作。