matlab簡明實例教程.doc

南京航空航天大學王正盛1MATLAB數學工具軟件實例簡明教程王正盛編寫南京航空航天大學南京航空航天大學王正盛2第一章MATLAB簡介MALAB譯于矩陣實驗室MATrixLABoratory是用來提供通往LINPACK和EISPACK矩陣軟件包接口的后來它漸漸發展成了通用科技計算圖視交互系統和程序語言MATLAB的基本數據單位是矩陣它的指令表達與數學工程中常用的習慣形式十分相似比如矩陣方程Ax=b在MATLAB中被寫成A*x=b而若要通過A,b求x那么只要寫x=A\b即可完全不需要對矩陣的乘法和求逆進行編程因此用MATLAB解算問題要比用CFortran等語言簡捷得多MATLAB發展到現在已經成為一個系列產品MATLAB主包和各種可選的toolbox工具包主包中有數百個核心內部函數迄今所有的三十幾個工具包又可分為兩類功能性工具包和學科性工具包功能性工具包主要用來擴充MATLAB的符號計算功能圖視建模仿真功能文字處理功能以及硬件實時交互功能這種功能性工具包用于多種學科而學科性工具包是專業性比較強的如控制工具包ControlToolbox信號處理工具包(SignalProcessingToolbox)通信工具包(CommunicationToolbox)等都屬此類開放性也許是MATLAB最重要最受人歡迎的特點除內部函數外所有MATLAB主包文件和各工具包文件都是可讀可改的源文件用戶可通過對源文件的修改或加入自己編寫文件去構成新的專用工具包MATLAB已經受了用戶的多年考驗在歐美發達國家MATLAB已經成為應用線性代數自動控制理論數理統計數字信號處理時間序列分析動態系統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部門MATLAB被廣泛地用于研究和解決各種具體工程問題第二章MATLAB入門2.1工作窗和指令行的操作除了通過菜單選項對工作窗進行控制外MATLAB還提供了許多通過鍵盤輸入的控制指令如下表MATLAB工作窗中的部分通用指令quit關閉和退出MATLABclc擦除MATLAB工作窗中的所有顯示內容clf擦除MATLAB的當前圖形窗中的圖形clear清除內存中的變量和函數pack收集內存碎片以擴大內存空間dir列出指定目錄下的文件和子目錄清單cd改變當前工作子目錄disp在運行中顯示變量和文字內容type顯示所有指定文件的全部內容echo控制運行文件指令是否顯示的開關南京航空航天大學王正盛3hold控制當前圖形窗對象是否被刷新啟動MATLAB后就可以利用它工作了由于MATLAB是一種交互式語言隨時輸入指令即時給出運算結果是它的主要工作方式當然更可以編制程序詳見第七章比如要計算15203+sin(.π)的值只要在光標位置處鍵入2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt(5))然后按[Enter]鍵,該指令便被執行并給出結果ans=0.5000下面介紹控制光標對指令進行編輯的一些常用操作鍵常用操作鍵鍵名作用鍵名作用↑前尋式調回已輸入過的指令行Home使光標移到當前行的首端↓后尋式調回已輸入過的指令行End使光標移到當前行的尾端←在當前行中左移光標Delete刪除光標右表邊的字符→在當前行中右移光標Backspace刪除光標左表邊的字符PageUp前尋式翻閱當前窗中的內容Esc清楚當前行的全部內容PageDown后尋式翻閱當前窗中的內容2.2簡單矩陣的輸入在MATLAB中矩陣輸入的方法有多種此處只簡單介紹矩陣的直接輸入法詳細介紹見第三章在MATLAB中不必對矩陣維數做任何說明存儲將自動配置在直接輸入矩陣時矩陣元素用空格或逗號分隔矩陣行用隔離整個矩陣放在方括號[]里[例1]A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9;10,11,12]A=123456789101112說明指令執行后矩陣A被保存在MATLAB的工作間Workspace中以備后用如果用戶不用clear指令清除它或對它重新定義該矩陣會一直保存在工作間中直到本MATLAB指令窗被關閉為止[例2]矩陣分行輸入A=[123456780123]A=12345678南京航空航天大學王正盛40123[例3]矩陣元素輸入B(1,2)=3;B(4,4)=6;B(4,2)=11B=030000000000011062.3語句與變量MATLAB采用表達式語句用戶輸入語句由MATLAB系統結實運行MATLAB語句有兩種常見的形式1表達式2變量=表達式說明1表達式由算符函數變量名和數字構成2在第一種形式中表達式被執行后產生的矩陣將被自動賦給名為ans的變量并顯示在屏幕上ans是一個缺省變量名它會被以后類似的操作刷新3在第二種形式中等號右邊的表達式是被演繹后產生的矩陣將被賦給等號左邊的變量存入內存并顯示在屏幕上4書寫表達式時運算符號=+以及*等兩側允許有空格以增加可讀性但在復數或符號表達式中要盡量避免裝飾性空格以防出錯5變量名函數名以一個字母打頭后面最多可接19個字母或數字注意MATLAB是區分字母的大小寫的[例1]表達式的計算結果2001/81ans=24.7037[例2]運算結果的賦值s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-1/8;說明結尾的分號作用是指令執行結果將不會顯示在屏幕上但變量s仍將駐留在內存中如想看s的值只要鍵入ss=0.63452.4WhoWhos和永久變量Who和Whos這兩個指令的作用都是列出在MATLAB工作間中已經駐留的變量名清單不過Whos在給出變量名的同時還給出它們的維數及性質[例1]用who檢查內存變量whoYourvariablesare:s[例2]用whos檢查駐留變量的詳細情況whosNameSizeBytesClasss1x18doublearrayGrandtotalis1elementsusing8bytes南京航空航天大學王正盛5在MATLAB工作內存中還駐留幾個由系統本身在啟動時定義的變量如下表稱為永久變量Permanentvariables或稱為預定義變量Predefinedvariables系統預定義的變量eps計算機的最小正數在pc機上它等于2?52pi圓周率π的近似值3.14159265358979inf或Inf無窮大NaN不定量i,j虛數單位定義i=j=?1flops浮點運算次數用于統計計算量說明1它們是在MATLAB啟動時自定義的2它們不會被清除內存變量指令clear所清除3他們可以重新定義為其他值但用clear可清除重定義值恢復預定義值[例1]無窮大s=1/0Warning:Dividebyzero.s=Inf無窮大a=Inf/infa=NaN2.5數與表達式MATLAB的數值采用習慣的十進制表示可以帶小數點或負號如下是合法的3-990.00139.24451541.2434e-64.673e33在采用IEEE浮點算法的計算機上數值的相對精度是eps即大約保持16位有效數字數值范圍大致為1×10?308~1×10308表達式由下列算符構成并按習慣的優先次序進行運算+加法減法*乘法/右除\左除^乘方注意設置兩種除法是為了方便矩陣的運算對標量而言兩者作用相同[例1]x=2*pi/3+2^3/5-0.3

總結

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