1、Matlab基礎及其應用,主講教師：李浩劉大剛 物理電子學院,教師簡介,MATLAB課程介紹,定位：公共基礎選修課 目標：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學（矩陣）運算，簡單編程，簡單的數(shù)據(jù)處理、符號運算及基本圖形繪制.對MATLAB面向?qū)ο缶幊膛csimulink有基本了解。,參考教材：MATLAB基礎及應用 參考書目： Matlab程序設計教程，李海濤、鄧櫻，高等教育出版社/2005.5.1 精通MATLAB 6.5版，張志涌，北京航空航天大學出版社/2003.3 科學運算語言MATLAB5.3程序設計及應用，薛定宇，清華大學出版社/2000 數(shù)值方法和MATLAB實現(xiàn)與應用，拉克唐瓦爾德（

2、美），機械工業(yè)出版社/2004.9 特點：完全不必具備其它語言的基礎，各年級各專業(yè)的同學都可選修。,MATLAB課程安排,學時: 32學時（基于matlab6.5版本) 安排：講課16學時，上機16學時 考核要求：實驗報告必須齊備。 考核方式: 實驗報告,上機安排,從9月21日（也就是下個星期四）起，每個星期四安排為上機時間。 上機地點：主樓東312（物電機房） 上機時間：18：0020：00 20：0022：00,主要內(nèi)容,Matlab 概述與入門； 數(shù)據(jù)類型和運算； 數(shù)值計算； 符號運算； 數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化； Matlab編程；,第一章 MATLAB語言概述,一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背

3、景,Cleve Moler 博士,Cleve Moler is chairman and chief scientist at The MathWorks. Moler was a professor of math and computer science for almost 20 years at the University of Michigan, Stanford University and the University of New Mexico.,在70年代中期,Cleve Moler博士和其同事在美國國家科學基金的資助下開發(fā)了調(diào)用EISPACK和LINPACK的FORTRA

4、N子程序庫.EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序庫,LINPACK是解線性方程的程序庫.在當時,這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平.,一、MATLAB產(chǎn)生的歷史背景,1983年春天,Cleve Moler到Standford大學講學，MATLAB深深地吸引了工程師John Little。John Little敏銳地覺察到MATLAB在工程領(lǐng)域的廣闊前景，同年，他和Cleve Moler，Steve Bangert一起，用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 。,Jack Little CEO / Founder,Jack Little

5、 is president, CEO, and a co-founder of The MathWorks, Inc. He was a co-author and principal architect of early versions of the companys flagship MATLAB product as well as the Signal Processing Toolbox and the Control Systems Toolbox.,MATLAB的第一個商業(yè)化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本 1992年MathWorks 公司于推出了4.0版本， 1

6、994年的4.2版本擴充了4.0版本的功能，尤其在圖形界面設計方面更提供了新的方法。 1997年推出的5.0版允許了更多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如單元數(shù)據(jù)、多維矩陣、對象與類等，使其成為一種更方便編程的語言。 1999年推出的 MATLAB 5.3版在很多方面又進一步改進了 MATLAB 語言的功能。,2000年10月底推出了其全新的 MATLAB 6.0正式版(Release 12)，在核心數(shù)值算法、界面設計、外部接口、應用桌面等諸多方面有了極大的改進。 2002年6月發(fā)布了其全新的 MATLAB 6.5正式版(Release 13) 2004年5月推出Matlab7.0,時至今日，經(jīng)過MathWork

7、s公司的不斷完善，MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大的大型軟件。在國外，MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程學術(shù)界，MATLAB也逐步盛行起來?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在MATLAB里找到合適的功能。,語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富； 運算符豐富； 兼聚結(jié)構(gòu)化與面向

8、對象編程的特性； 程序設計自由度大； 良好的程序可移植性； 強大的圖形功能； 功能性工具箱和學科性工具箱； 源程序的開放性。,二、MATLAB的語言特點,線性方程組求解,當D|A|0，方程組有解，可用Cramer法則求解。,線性方程組求解,N階行列式的計算需要n！次乘法，求解n階線性方程組，共需要做(n+1)！次乘法。如n=20,則，需做： 21！5.109091019,16200年！,線性方程組求解,數(shù)值求解方法： 直接法 Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩陣分解法等。 迭代法 Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法等。,線性方程組求解,Matla

9、b求解過程：,數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理,一個工廠生產(chǎn)三種橄欖球用品 ： 防護帽、 墊肩、臀墊。需要不同數(shù)量的：硬塑料 、 泡沫塑料 尼龍線 、 勞動力。 為監(jiān)控生產(chǎn)，管理者對它們之間的關(guān)系十分關(guān)心。為把握這些量的關(guān)系，列出下面的表格,原料產(chǎn)品關(guān)系表,管理者接到四份訂單如上表所示。 問應該如何計算每份訂單所需的原材料，以便組織生產(chǎn)？,C = 220 146 475 320 105 89 300 205 125 101 345 225 165 114 370 255,輸入下面Matlab指令 A=4 2 3;1 3 2;1 3 3;3 2 2; B=35 20 60 45;10 15 50 40; 20 1

10、2 45 20; C=A*B,考慮一個實際編程例子 如何編寫一個能求出兩個矩陣相乘的計算機通用子程序？,是否正確？,錯誤，未考慮其一為標量,加入標量判定，是否就是通用程序了？,錯誤，考慮其一或二者為復數(shù)矩陣,MATLAB 實現(xiàn)：C=A*B,例、用簡短命令計算并繪制在0 x6范圍內(nèi)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),用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形,MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。 核心部分中有數(shù)百個核

11、心內(nèi)部函數(shù)。 工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。 功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱可用于多種學科。 學科性工具箱是專業(yè)的，如（control、signal proceessing 、commumnication） toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎程序。,matlab工具箱,MATLAB主工具箱 符號數(shù)學工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系統(tǒng)工具箱 信號處理工具箱 圖象處理工具箱 通訊工具箱 系統(tǒng)辨識工具箱 神經(jīng)元網(wǎng)絡工具箱 金融工具

12、箱,Matlab 界面與初步操作,workspace,指令窗口,菜單,工作目錄選擇欄,快捷工具欄,Command window運行入門,最簡單的計算器使用法； 數(shù)值、變量和表達式； 指令行中的標點符號； 計算結(jié)果的圖形表示；,求的運算結(jié)果。, (12+2*(7-4)/32 ans = 2 ,指令輸入提示符,Answer的縮寫,簡單矩陣的輸入步驟：, A=1,2,3;4,5,6;7,8,9 A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ,指令續(xù)行輸入, S=1-1/2+1/3-1/4+. 1/5-1/6+1/7-1/8 S = 0.6345 ,續(xù)行符號,數(shù)值、變量和表達式,數(shù)值的記述； 變量命名規(guī)則； Matlab默認的預定義變量； 運算符和表達式； 復數(shù)和復數(shù)矩陣；,Matlab采用習慣的十進制表示： 990.0011.3e-34.5e33 數(shù)值范圍：10e-30810e308,大小寫敏感； 首字母為英文 （少于63個字符）； 變量名不包含空格、標點；,畫出衰減振蕩曲線及其它的包絡線。的取值范圍是。,t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-