MATLAB基础及其在数学建模中的应用ppt课件.ppt
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1、在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么MATLABMATLAB基础及其在数学建模中的应用基础及其在数学建模中的应用在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么工欲善其事,必先利其器工欲善其事,必先利其器讲座目标初步了解MATLAB;掌握其相关规则、常用函数;能进行简单的画图、计算;能解决一些现实问题。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么目录目录MATLAB简介MATLAB 数据类型基本命令数学函数简单语
2、句图形操作常见作图函数符号表达式与数值计算应用举例在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1、MATLAB简介简介MATLAB是MAtrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写;MATLAB是美国新墨西哥大学Clever Moler博士首创,采用FORTRAN语言编写,其初衷是解决线性代数课程中繁琐的矩阵运算。20世纪80年代后出现了MATLAB的第二版,全部采用C语言编写;1984年Moler博士和一批数学家及软件专家创建了MathWorks公司,专门开发MATLAB。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未
3、意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1、MATLAB简介简介MATLAB可以进行数学计算、算法开发、数据采集;建模、仿真;数据分析、开发和可视化;科学和工程图形应用程序的开发,包括图形用户界面的创建。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1、MATLAB简介简介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)控制系统的设计与仿真;(5)数字图像处理;(6)数字信号处理;(7)通讯系统设计与仿真;(8)财务与金融工程。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意
4、识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1、MATLAB简介简介MATLAB优势强大易用的科学计算语言;全面的图形功能;独立开放的平台;实用的程序接口。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么1、MATLAB简介简介命令窗口(Command Window)工作空间管理窗口(Workspace)历史命令窗口(Command History)MATLAB主要窗口主要窗口在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意
5、识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 1、MATLAB简介简介 命令窗口命令窗口 命令窗口位于MATLAB默认桌面的中间,显示命令提示符为“”,可在“”之后输入命令,按下Enter键后MATLAB会立即显示结果并将结果自动赋予变量ans,例如:(3.14*32+3)/2 ans=15.6300在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费
6、这一点点算不了什么知识点:知识点:一、变一、变 量量 与与 函函 数数二、数二、数 组组三、三、矩矩 阵阵四、四、MATLAB编程编程*五、五、MATLAB绘图绘图在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 1、变量、变量 MATLAB中变量的命名规则命名规则是:(1)变量名必须是不含空格的单个词;(2)变量名区分大小写;(3)变量名最多不超过32个字符;(4)变量名必须以字母打头,之后可以是 任意字母、数字或下划线,变量名中 不允许使用标点符号.一、变一、变 量量 与与 函函 数数在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你
7、并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么特殊变量表特殊变量表在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2、数学运算符号及标点符号、数学运算符号及标点符号(1)MATLAB的每条命令后,若为逗号逗号或或无标点无标点符号,则显示命令的结果;若命令后为分号分号,则禁止显示结果.(2)“%”后面所有文字为注释.(3)“.”表示续行.在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么3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
8、果是一个矩阵。变量的赋值实数赋值 x=5复数赋值 x=5+10j (或或 x=5+10i)向量的赋值行向量赋值:x=1 2 3(或或 x=1,2,3)列向量赋值:y=1;2;3矩阵的赋值:x=1 2 3;4 5 6;7 8 9在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例1 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)其中pi和i都是MATLAB预先定义的变量,分别代表代表圆周率和虚数单位。输出结
9、果是:z=-0.3488+0.3286i在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4、数学函数、数学函数在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么获得帮助获得帮助如果你知道一个函数名,想了解它的用法,你可以用“help”命令得到它的帮助文档:help functionname 如果你了解含某个关键词的函数,你可以用lookfor命令得到相关的函数:lookfor keyword 在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点
10、算不了什么vhelp 显示help 主题一览表vhelp help 显示help 的帮助信息v虽然help可以随时提供帮助,但必须知道准确的函数名称。当不能确定函数名称时,help就无能为力了。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2lookfor命令vhelp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M文件进行全文搜索。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许
11、你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么3模糊查询vMatlab 6.0以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法,用户只需要输入命令的前几个字母,然后按Tab键,系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 MATLAB的内部函数是有限的,有时为了研究某一个函数的内部函数是有限的,有时为了研究某一个函数的各种性态,需要为的各种性态,需要为MATLAB定义新函数,为此必须编写函数定义新函数,为此必须编写函数文件文件.函数文件是文件名后缀为函数文件是文件名后缀为M的文件,这类文
12、件的的文件,这类文件的第一行第一行必须是一特殊字符必须是一特殊字符function开始开始,格式为:,格式为:function 因变量名因变量名=函数名(自变量名)函数名(自变量名)函数值的获得必须通过具体的运算实现,并赋给因变量函数值的获得必须通过具体的运算实现,并赋给因变量.5、M文件文件M文件建立方法:文件建立方法:1.在在Matlab中,点中,点:File-New-M-file 2.在编辑窗口中输入程序内容在编辑窗口中输入程序内容 3.点:点:File-Save,存盘,存盘,M文件名必须文件名必须 与函数名一致。与函数名一致。Matlab的应用程序也以的应用程序也以M文件保存。文件保存
13、。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么新建M文件在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么Run在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例例2:定义函数:定义函数 f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2function f=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)2)2+(1-
14、x(1)21.建立建立M文件:文件:fun.m2.可以直接使用函数可以直接使用函数fun.m例如:计算例如:计算 f(1,2),只需在只需在Matlab命令窗口键入命令:命令窗口键入命令:x=1 2fun(x)返回返回在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么x=logspace(first,last,n)创建从开始,到结束,有n个元素的对数分隔行向量.1、创建简单的数组、创建简单的数组二、数二、数 组组x=a b c d e f 创建包含指定元素的行向量x=first:last 创建从first开始,加1计数,到last结束的行向
15、量x=first:increment:last 创建从first开始,加increment计数,last结束的行向量x=linspace(first,last,n)创建从first开始,到last结束,有n个元素的行向量在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 2、数组元素的访问数组元素的访问(3)直接使用元素编址序号直接使用元素编址序号.x(a b c d)表示提取数组x的第a、b、c、d个元素构成一个新的数组x(a)x(b)x(c)x(d).(2)访问一块元素访问一块元素:x(a:b:c)表示访问数组x的从第a个元素开始,以步
16、长为b到第c个元素(但不超过c),b可以为负数,b缺损时为1.(1)访问一个元素访问一个元素:x(i)表示访问数组x的第i个元素.在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 3 3、数组的方向、数组的方向 前面例子中的数组都是一行数列,是行方向分布的前面例子中的数组都是一行数列,是行方向分布的.称之为称之为行向量行向量.数组也可以是数组也可以是列向量列向量,它的数组操作和运,它的数组操作和运算与行向量是一样的,唯一的区别是结果以列形式显示算与行向量是一样的,唯一的区别是结果以列形式显示.产生列向量有两种方法:产生列向量有两种方法:直
17、接产生直接产生 例例 c=1;2;3;4 转置产生转置产生 例例 b=1 2 3 4;c=b 说明:以说明:以空格空格或或逗号逗号分隔的元素指定的是不同列的分隔的元素指定的是不同列的元素,而以元素,而以分号分号分隔的元素指定了不同行的元素分隔的元素指定了不同行的元素.在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4、数组的运算、数组的运算 (1)标量)标量-数组运算数组运算 数组对标量的加、减、乘、除、乘方是数组的每个数组对标量的加、减、乘、除、乘方是数组的每个元素对该标量施加相应的加、减、乘、除、乘方运算元素对该标量施加相应的加、减、
18、乘、除、乘方运算.设:设:a=a1,a2,an,c=标量标量则:则:a+c=a1+c,a2+c,an+c a.*c=a1*c,a2*c,an*c (=a*c)a./c=a1/c,a2/c,an/c (右除,右除,从右到左斜从右到左斜/)a.c=c/a1,c/a2,c/an (左除,左除,从左到右斜从左到右斜)a.c=a1c,a2c,anc c.a=ca1,ca2,can 在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(2)数组数组-数组运算数组运算 当两个数组有相同维数时,加、减、乘、除、当两个数组有相同维数时,加、减、乘、除、幂运算可
19、按幂运算可按元素对元素元素对元素方式进行的,不同大小或维方式进行的,不同大小或维数的数组是不能进行运算的数的数组是不能进行运算的.设:设:a=a1,a2,an,b=b1,b2,bn则:则:a+b=a1+b1,a2+b2,an+bn a.*b=a1*b1,a2*b2,an*bn a./b=a1/b1,a2/b2,an/bn a.b=b1/a1,b2/a2,bn/an a.b=a1b1,a2b2,anbn 返回返回在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么三、三、矩矩 阵阵 逗号逗号或或空格空格用于分隔某一行的元素,用于分隔某一行的元素
20、,分号分号用于区分不用于区分不同的行同的行.除了分号,在输入矩阵时,按除了分号,在输入矩阵时,按Enter键也表示开始键也表示开始一新行一新行.输入矩阵时,严格要求所有行有相同的列输入矩阵时,严格要求所有行有相同的列.例例 m=1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12 p=1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 31、矩阵的建立、矩阵的建立在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么特殊矩阵特殊矩阵的建立:.d=eye(m,n)产生一个产生一个m行、行、n列的单位矩阵列的单位矩阵c=ones(m,n)产生一个产生一个m
21、行、行、n列的元素列的元素 全为全为1的矩阵的矩阵b=zeros(m,n)产生一个产生一个m行、行、n列的零矩阵列的零矩阵a=产生一个空矩阵,当对一项操作无结产生一个空矩阵,当对一项操作无结 果时,返回空矩阵,空矩阵的大小为零果时,返回空矩阵,空矩阵的大小为零.在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2、矩阵中元素的操作、矩阵中元素的操作(1)矩阵)矩阵A的第的第r行:行:A(r,:),:)(:就是所有的就是所有的)(2)矩阵)矩阵A的第的第r列:列:A(:,(:,r)(4)取矩阵)取矩阵A的第的第i1i2行、第行、第j1j2列构
22、成新矩阵列构成新矩阵:A(i1:i2,j1:j2)(5)以逆序提取矩阵)以逆序提取矩阵A的第的第i1i2行,构成新矩阵行,构成新矩阵:A(i2:-1:i1,:),:)(6)以逆序提取矩阵)以逆序提取矩阵A的第的第j1j2列,构成新矩阵列,构成新矩阵:A(:,j2:-1:j1)(7)删除)删除A的第的第i1i2行,构成新矩阵行,构成新矩阵:A(i1:i2,:,:)=(8)删除)删除A的第的第j1j2列,构成新矩阵列,构成新矩阵:A(:,:,j1:j2)=(9)将矩阵)将矩阵A和和B拼接成新矩阵:拼接成新矩阵:A B;A;B(3)依次提取矩阵)依次提取矩阵A的每一列,将的每一列,将A拉伸为一个列向
23、量:拉伸为一个列向量:A(:)(:)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么 (2)矩阵)矩阵-矩阵运算矩阵运算 1 元素对元素元素对元素的运算,同数组的运算,同数组-数组运算。数组运算。3、矩阵的运算、矩阵的运算(1)标量)标量-矩阵运算矩阵运算 同标量同标量-数组运算。数组运算。2矩阵运算:矩阵运算:矩阵加法:矩阵加法:A+B矩阵乘法:矩阵乘法:A*B (保证可乘才行,(保证可乘才行,A的列数的列数=B的行数;的行数;点乘是要求点乘是要求A与与B同型)同型)方阵的行列式:方阵的行列式:det(A)方阵的逆:方阵的逆:inv(A
24、)方阵的特征值与特征向量:方阵的特征值与特征向量:V,D=eigA 返回返回在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么关系与逻辑运算关系与逻辑运算 1、关系操作符、关系操作符在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么2、逻辑运算符逻辑运算符在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么矩阵的行列操作 A=1,2,3;4,5,6;7,8,9A=1 2 3 4 5 6 7 8 9A(2,2)ans=5矩阵操作在日常生活
25、中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么矩阵的行列操作 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9 A(1,:)ans=1 2 3 A(:,1)ans=1 4 7在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么矩阵的行列操作 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9 A(2:3,1:2)ans=4 5 7 8 A(1,1)=10A=10 2 3 4 5 6 7 8 9在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么常用的矩阵 名 称 调
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