Matlab软件使用入门(原创).ppt

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Matlab软件使用入门原创 正式开始之前的话掌握了三个“两”就基本上掌握了Matlab。第一个“两”：两种执行方式；第二个“两”：两种文件类型；第三个“两”：两种运算模式； Matlab是什么？Matlab是一个支持程序设计的数学软件。Matlab以其强大的功能和易用性受到越来越多的科技工作者的欢迎。Matlab由主包和功能各异的工具箱组成，其基本数据结构是矩阵。MATLAB:是英文MATrixLABorotory(矩阵实验室)的缩写。 MATLAB主包和工具箱MATLAB由主包和各种工具箱组成.主包是核心,工具箱是扩展的有专门功能的函数.主要工具箱有:1.控制系统工具箱control2.小波工具箱wavelet3.模糊逻辑工具箱fuzzy4.神经网络工具箱nnet5.通信工具箱comm6.线性矩阵不等式工具箱lmi7.图像处理工具箱images8.优化工具箱optim9.偏微分方程工具箱pde10.财政金融工具箱finance11.模型预测控制工具箱mpc12.样条工具箱splines13.统计工具箱stats14.信号处理工具箱signal MATLAB的安装1.双击下载的MATLAB7.0.ISO文件，在WinRAR程序下，找到并双击setup.exe文件，初始化完成，会出现对话框： 2.单击Next按钮，出现一个对话框，分别输入名字、单位和安装序列号。输入后，单击Next，出现是否接受协议的对话框。 3.在是否接受协议的对话框中单击yes和Next，出现安装形式对话框,第一项是典型安装，一般选择默认。第二项是定制安装，可以选择产品和文件。 4.选择典型安装后，需选择安装路径，一般默认为c盘MATLAB7。如果选择定制安装后，单击Next，出现选择安装路径和选择产品和文件的对话框，在选择产品和文件部分可选择用户需要安装的MATLAB和工具箱。 5）安装到约70%，需要在CD-ROM中放入第二章光盘，继续安装。6）安装完毕后，要重新启动计算机。 MATLAB功能演示例1绘制正弦曲线和余弦曲线。x=[0:0.5:360]*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x));例2求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根。p=[3,7,9,0,-23];%建立多项式系数向量x=roots(p)%求根 例1-3求积分quad('x.*log(1+x)',0,1)例1-4求解线性方程组。a=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9];b=[4;2;17];x=inv(a)*b MATLAB的主界面命令窗口工作区窗口命令历史窗口菜单栏工具栏 MATLAB的窗口——命令窗口MATLAB命令窗口。打开MATLAB时，命令窗口自动显示于MATLAB界面中。运算提示符，表示MATLAB处于准备状态，用户可以输入命令，按下回车键执行，并在命令窗口中显示运行结果 Matlab中的数据Matlab中数据的结构是矩阵，即便是标量也称为1X1的矩阵。矩阵用一对中括号表示。数据有其数据类型：数值型、字符串型等。从字面上便可看出其“值”的量称为常量。比如一个具体的常数、矩阵、字符串等。 变量常量可以存放(赋值)到“变量”中去。变量有其名字(变量名)、值、数据类型。我们可以随时随地产生符合规定的变量。变量是非常必要的，数学中的参数其实就是一种变量，我们几乎离不开变量。 查看已有变量——工作区窗口工作区窗口 变量的赋值我们可以将一个表达式或一个常量赋值给一个变量，也可以将一个变量赋值给另一个变量，格式如下：变量=表达式、变量或常量此时的等于号称为赋值号。 如何用Matlab来完成我们的工作？Matlab采用两种执行方式来完成相关的工作。——第一个“两”1)命令方式2)程序方式 1)命令方式命令方式就是在命令窗口中，用一条一条的命令执行相应的的语句。输入一条命令并回车后，Matlab将执行该命令。 命令方式——矩阵建立与使用Matlab的基本数据结构是矩阵。一个标量常量也是1X1的矩阵，行向量和列向量都是矩阵的特殊形式，平常我们任然可以称它们是标量或向量。 如何建立矩阵——直接输入法最简单的建立矩阵的方法是从键盘直接输入矩阵的元素。具体方法如下：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔，不同行的元素之间用分号分隔。例在命令窗口输入语句：A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] 如何建立矩阵——“复合”矩阵例：a=1;b=[23];c=[4;7];d=[56;89];x=[ab;cd]若命令最后以分号结束，则执行该命令并产生结果，但不在命令窗口中显示结果，若不以分号结束，则将显示结果。 2)程序方式所谓程序方式，就是将一批命令按执行先后顺序集中到一个程序中去，再由Matlab按序、连续执行程序中所有命令。与命令方式并无本质区别。程序的表现形式：文件。其扩展名是.m,在哪里编写程序？ 程序文件例：编写一个程序文件建立一个矩阵。a=1;b=[23];c=[4;7];d=[56;89];x=[ab;cd]新建 MATLAB的窗口——当前路径窗口当前路径窗口显示当前路径下的所有文件和文件夹及其相关信息，并且可以通过当前路径工具栏或右键菜单对这些文件进行操作。当前路径窗口 程序文件的类型程序文件类型有两种——第二个两：1)命令文件2)函数文件没有输入参数也不返回结果的程序文件称为命令文件。上例便是命令文件。需要输入参数并返回结果的程序文件称为函数文件。 函数文件函数文件的基本结构函数文件由function语句引导，其基本结构为：function输出形参表=函数名(输入形参表)函数体语句其中以function开头的一行为引导行，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。 函数的使用方式——先定义,后调用例定义函数f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2建立M文件：fun.mfunctionf=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^2在命令窗口中输入：x=[12]fun(x) 由函数文件引申出——函数函数文件中的内容就是定义“函数”。Matlab之所以能实现众多的功能，从形式上看是用命令来实现，而命令的实际内容除了固定的一些赋值语句、运算语句、程序控制语句等基本语句外，其余都是“函数调用”语句。换言之，Matlab几乎所有的功能都是依赖函数(函数调用)来实现。函数可以根据需要由我们自定义，然后再调用，如上例。更重要的是Matlab“已经”给我们定义好了极其丰富的涵盖各行各业的函数。将这些函数进行分类集成，便成了各个工具箱。 向量的快速建立无规律的向量，我们只能直接输入，而具有等差性质的向量，Matlab提供了冒号表达式和linspace函数来快速建立。冒号是一种重要的运算符，冒号表达式一般格式：e1：e2：e3例如：t=0:1:5如果步长是1，则步长可省略t=0:5 Linspace函数Linspace(a,b,n)例如：x=linspace(0,pi,10)其中pi是一个系统定义的固定的变量，可直接使用。 矩阵元素的引用——“双”下标我们可以对矩阵中单个的元素进行赋值和操作。如：A(3,2)=20这将给矩阵的第3行、第2列的元素赋值为20这种直接给出行列值的引用矩阵元素的方法称为：下标。所以，下标总是成对出现的。 矩阵元素的引用——“单”序列也可以用元素的序号来引用矩阵元素。元素的序号就是将矩阵所有元素按列排列后所在的位置。先第一列，再第二列，依此类推。B=[123;456];B(3)显然，下标与序号是一一对应的，Matlab提供了下标与序号相互直接转换的函数。 获得子矩阵通过下标和序号，我们能操作矩阵中单个的元素，其中下标方式是:(行,列)将上面的行和列扩充为向量，便得到相应行和列的一批数据，也就是子矩阵。A([1,3],[2,4])A(i:i+m,j:j+n) a=[1234;5678;9101112];a1=a([1,2],[2,3,4])a2=a(2:3,2:4)可以用冒号表示所有的行或所有的列。用end来表示某一行或某一列的最后一个元素的行号或列号。如a3=a(:,1:2:end) 以多项式为例，Matlab为我们提供了哪些功能？多项式的表示方法：系数向量。(1)求f(x)+g(x)、f(x)-g(x)。(2)求f(x)×g(x)、f(x)/g(x)。 解：f=[3,-5,2,-7,5,6];g=[3,5,-3];g1=[0,0,0,g];f+g1%求f(x)+g(x)f-g1%求f(x)-g(x)conv(f,g)%求f(x)*g(x)[Q,r]=deconv(f,g)%求f(x)/g(x)，商式送Q，余式送r。 多项式的导函数对多项式求导数的函数是：p=polyder(P)：求多项式P的导函数p=polyder(P,Q)：求P·Q的导函数[p,q]=polyder(P,Q)：求P/Q的导函数，导函数的分子存入p，分母存入q。上述函数中，参数P,Q是多项式的向量表示，结果p,q也是多项式的向量表示。 例求有理分式的导数。解：P=[3,5,0,-8,1,-5];Q=[10,5,0,0,6,0,0,7,-1,0,-100];[p,q]=polyder(P,Q) 多项式积分polyint(P,K)返回多项式P的积分。K为常数项（默认值为0）。 例求。p=[3-21];polyint(p,2)polyint(p)%常数为0ans=1-112ans=1-110由执行结果可知：（为常数项，本例中为2和0）。 多项式求值polyval函数用来求代数多项式的值，其调用格式为：Y=polyval(P,x)若x为一数值，则求多项式在该点的值；若x为向量或矩阵，则对向量或矩阵中的每个元素求其多项式的值。 例6.14已知多项式x4+8x3-10，分别取x=1.2和一个2×3矩阵为自变量计算该多项式的值。解：A=[1,8,0,0,-10];%4次多项式系数x=1.2;%取自变量为一数值y1=polyval(A,x)x=[-1,1.2,-1.4;2,-1.8,1.6]%给出一个矩阵xy2=polyval(A,x)%分别计算矩阵x中各元素为自变量的多项式之值 多项式求根n次多项式具有n个根，当然这些根可能是实根，也可能含有若干对共轭复根。MATLAB提供的roots函数用于求多项式的全部根，其调用格式为：x=roots(P)其中P为多项式的系数向量，求得的根赋给向量x，即x(1),x(2),…,x(n)分别代表多项式的n个根。 数值计算与符号计算刚才的多项式小专题，其实是一种数值计算，因为每个最终的结果是一个具体的数值。第三个”两”就是Matlab支持两种运算：数值计算与符号计算。