数学建模matlab学习学习教案.pptx

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1、会计学1数学数学(shxu)建模建模matlab学习学习第一页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 参考参考(cnko)阅读建议阅读建议n n薛定宇、陈阳泉，高等应用数学问题的MATLAB求解，2004,2008，清华大学出版社（数学分支覆盖全面(qunmin)），英文版n n张志涌，精通MATLAB 6.5，北京航空航天大学出版社，2003（编程介绍深入）n n陈怀琛，MATLAB及其在理工课程中的应用指南，2000,2004,西安电子科技大学出版社（在相关课程问题的覆盖面全）第2页/共39页第二页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:1

2、1 内容提要内容提要(ni rn t(ni rn t yo)yo)n nMATLAB语言简介n nMATLAB编程基础n nMATLAB变量的基本运算(yn sun)n nMATLAB语言基本程序结构n nMATLAB语言与可视化n nMATLAB应用演示第3页/共39页第三页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 2.1 MATLAB 语言语言(yyn)简介简介n nMATLAB是当今国际上三大数学语言之一，是科学技术领域事实上的通用计算机语言n n语句(yj)集成度高，使用灵活n n易于入门、程序易于调试、跨平台n n可视化（图形表示）功能强大n n几乎适用于所

3、有应用数学与工程分支n n强大的计算机仿真功能第4页/共39页第四页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 其他其他(qt)“高级高级”语语言言(如如C)的局限性的局限性n n语句繁杂(fnz)n n没有基本数学运算求解工具n n程序冗长，容易出错，得出结果难以令人相信n n各种各样的隐患n n结果可视化效果不佳第5页/共39页第五页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 例例1 矩阵矩阵(j zhn)特征值求解特征值求解n n用数学(shxu)库EISPACKn n用MATLAB：eig(A)第6页/共39页第六页，共39页。Satur

4、day,2009-3-21,22:00:11 例例2 可能的隐患可能的隐患(ynhun)Fibonacci数列数列n n数学描述n nC语言实现n n存在问题(wnt)：数据结构的预定义n nMATLAB实现第7页/共39页第七页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 2.2 MATLAB编程基础编程基础(jch)n n变量与常量n n数据结构n n基本(jbn)语句结构n n语句流程n n程序结构n n程序调试第8页/共39页第八页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 变量变量(binling)与常量与常量n n变量名由字母开头，后面

5、可跟其他字母、数字和下划线n nMATLAB变量名区分大小写n nMATLAB保留的变量名为常量，如pi，i，j，eps，Inf 和 NaNn n常量内容(nirng)可改写，但应该慎重，必要时需要重新定义 i=sqrt(-1)第9页/共39页第九页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 数据结构数据结构(sh j ji u)n n和科学计算相关的主要有两种：n n双精度数组（矩阵为最主要形式，用于数值运算(yn sun)，可以为复数矩阵；还可以直接定义出向量、标量等）n n符号变量（用于公式推导和解析解求解）n n其他数据类型n n单精度变量、整型变量等数值型变量

6、n n字符串、多维数组、结构体、类与对象等第10页/共39页第十页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 双精度双精度(jn d)数据结构数据结构n n矩阵(j zhn)的表示n n矩阵(j zhn)简单分析 F=inv(A)n n复数矩阵(j zhn)的表示第11页/共39页第十一页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 特殊矩阵特殊矩阵(j zhn)的输入的输入n n单位矩阵 A=eye(m,n)n n零矩阵 A=zeros(n,m)n n对角矩阵 A=diag(1,3,5,7,2)n n均匀分布随机数矩阵 A=rand(n,m)n

7、n多项式n n 按照降幂排列输入系数向量(xingling)p=1 2 3 4 0 5n n伴随矩阵 A=compan(p)第12页/共39页第十二页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 符号符号(fho)变量定义与处理变量定义与处理n n和数值型不一样，可以用于公式推导(tudo)n n定义方法n n syms A B C n n syms A B positiven n 还有real，nonzero等选项n n转换方法，用于精确运算 B=sym(A)n n 数值、符号变量区别 1/9第13页/共39页第十三页，共39页。Saturday,2009-3-21,2

8、2:00:11 符号符号(fho)变量的化简与显示变量的化简与显示n n符号变量(binling)数值显示 vpa命令n n 问题：p 可以记忆到小数点后多少位？n n非最简的结果可以用simple函数化简n ncollect合并同类项n nexpand展开n nnumden，gcd，lcm，factorn n变量(binling)替换 subsn npretty,latex第14页/共39页第十四页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 基本语句基本语句(yj)结构结构n n直接直接(zhji)(zhji)赋值语句赋值语句n n函数调用语句函数调用语句A=5;B=

9、1 2;3 4;C=A+6+B2;e,f,g=funname(a,b,c)第15页/共39页第十五页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 程序流程程序流程n n循环语句 for，while n n转移语句 if，elseif，elsen n开关语句 switch casen n试探语句 try catchn n不同流程语句的嵌套使用n n每个流程应该对应(duyng)一个end第16页/共39页第十六页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 for 循环循环(xnhun)n n循环结构n n例题(lt)：求和n nMATLAB实现 第1

10、7页/共39页第十七页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 while 循环循环(xnhun)n n循环结构(jigu)n nMATLAB举例第18页/共39页第十八页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 不同循环结构不同循环结构(jigu)有不同的有不同的特色、用途特色、用途n n看似for循环优于while循环n n例：for循环解决不了的问题(wnt)，求最小mn n用while循环可以直接求解第19页/共39页第十九页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 条件条件(tiojin)转移语句结构转移语

11、句结构n n各种(zhn)结构第20页/共39页第二十页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 开关开关(kigun)结构结构n n和C语言的开关结构(jigu)有区别第21页/共39页第二十一页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 全新的试探全新的试探(shtn)结构结构n n全新结构n n优点：n n设置(shzh)错误陷阱n n提高算法的执行效率第22页/共39页第二十二页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 2.3 矩阵矩阵(j zhn)的运算的运算n n代数(dish)运算n n+、-、*、/、n

12、 n,点运算n n逻辑运算n n&、|、xorn n比较运算n n=、=n nfind、all、any第23页/共39页第二十三页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 2.4 基本基本(jbn)程序结构程序结构n n交互式命令n n脚本程序n nM-函数 主流编程方法n n为什么需要(xyo)M-函数n nM-函数实现n n何时使用M-函数第24页/共39页第二十四页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 函数函数(hnsh)的结构与编程的结构与编程n n函数的入口(r ku)n n函数的调用第25页/共39页第二十五页，共39页。Sa

13、turday,2009-3-21,22:00:11 2.5 MATLAB语言与科学可视化语言与科学可视化（将数据用图形（将数据用图形(txng)表示）表示）n n二维曲线n n直角坐标系、极坐标、n n三维图形n n三维曲线、轨迹n n三维曲面(qmin)n n四维表示n n动画（时间为第4维）n n三维图下的切面表示第26页/共39页第二十六页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 二维曲线二维曲线(qxin)绘制绘制n n由实测或计算出来的数据直接绘图n n已知n n绘图语句n n构造绘图变量n n画图(hu t)plot(t,y)n n扩展n n图形后处理第2

14、7页/共39页第二十七页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 已知函数曲线已知函数曲线(qxin)绘制绘制n n已知函数n n自变量向量生成n n等间距 n n等对数间距 logspacen n不等间距n n计算(j sun)函数值（点运算）n n绘图并检验第28页/共39页第二十八页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 n n函数n nMATLAB命令(mng lng)n n检验n n数据存储n n导入第29页/共39页第二十九页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 极坐标图形极坐标图形(txng)绘制

15、绘制n n绘制(huzh)极坐标函数n n仍然首先生成q 向量，再用点运算计算rn n调用polar函数绘图n n绘制(huzh)曲线n n注意周期检验第30页/共39页第三十页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 隐函数隐函数(hnsh)绘制绘制n n有的函数(hnsh)不能这样绘制n n例：隐函数(hnsh)n n非单值函数(hnsh)n nMATLABn n 语句第31页/共39页第三十一页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 三维曲线三维曲线(qxin)绘制绘制n n三维曲线及三维参数方程n n曲线绘制n n生成 t n n计

16、算 x,y,zn n绘图n n图坐标(zubio)读取及坐标(zubio)系旋转第32页/共39页第三十二页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 三维曲面三维曲面(qmin)绘制绘制n n数学函数n n曲面绘制方法(fngf)n n在 x-y 平面生成网格n n计算网格上每点的函数值n n用surf绘制表面图或mesh画网格图n n语句n n插值或光滑处理第33页/共39页第三十三页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 视角视角(shjio)设置设置n n用可视方法(fngf)旋转n n用命令旋转n n视角定义n n仰角n n方位角n

17、 n唯一确定视角n n视角设置 view(a,b)n n三视图第34页/共39页第三十四页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 2.6 MATLAB应用应用(yngyng)演示演示n n高等(godng)数学公式推导n n线性代数运算n n积分变换与复变函数n n非线性方程求解与最优化n n微分方程求解n n数据插值与拟合n n概率论与数理统计n n非传统方法(FL,NN,GA,PSO,RS,FDA等)第35页/共39页第三十五页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 高等数学中的公式高等数学中的公式(gngsh)推推导导n n高等数学

18、几乎全部内容用5个函数即可求解n n求极限 limitn n(偏)导数、微分运算(yn sun)diffn n积分运算(yn sun)intn nTaylor级数展开 taylorn n级数求和 symsumn n不必记忆类型及方法、技巧，直接求解n n没有中间结果第36页/共39页第三十六页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 函数函数(hnsh)分析实例分析实例n n已知函数n n先定义自变量为符号变量，再写函数n n函数分析n n一阶导数n n高阶导数n n导数还原（积分）n nTaylor幂级数展开(zhn ki)n n有限项Taylor幂级数逼近效果研究

19、第37页/共39页第三十七页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 小小 结结学习学习 MATLAB MATLAB 语言语言(yyn)(yyn)的方的方法法n n“三十字三十字”学习方法：学习方法：n n 带着问题带着问题(wnt)(wnt)学，学，n n 活学活用，学用结合，活学活用，学用结合，n n 急用先学，立竿见影，急用先学，立竿见影，n n 要在用字上狠下功夫。要在用字上狠下功夫。第38页/共39页第三十八页，共39页。Saturday,2009-3-21,22:00:11 数学建模课程(kchng)模板东北大学信息学院感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第39页/共39页第三十九页，共39页。