matlab第0章

MATLAB讲义第一章 MATLAB系统概述1.1 MATLAB系统概述MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。

特点：（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。

（2）语句书写简单。

（3）语句功能强大。

（4）有丰富的图形功能。

如plot,plot3语句等。

（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。

目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。

（6）易扩充。

1.2 MATLAB系统组成（1）MATLAB语言MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。

同时MATLAB又具有面向对象编程特色。

MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。

（2）开发环境MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。

（3）图形处理图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。

还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。

（4）数学函数库有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。

MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。

（5）MATLAB应用程序接口（API）MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。

1.3 MATLAB的应用范围包括：MATLAB的典型应用包括：●数学计算●算法开发●建模、仿真和演算●数据分析和可视化●科学与工程绘图●应用开发（包括建立图形用户界面）以矩阵为基本对象第二章 Matlab基础2.1 MATLAB快速入门（1）搜索路径搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。

MATLAB基础教程1~8章作业Matlab第一章1.阐述Matlab的功能Matlab作为一种高级计算软件，是进行算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的交互式应用开发环境，已被广泛应用于不同领域。

Matlab的基本功能包括：数学计算功能、图形化显示功能、M语言编程功能、编译功能、图形用户界面开发功能、Simulink建模仿真功能、自动代码生成功能。

Matlab第二章1．创建double的变量，并进行计算。

(1)a=87，b=190，计算a+b、a-b、a*b。

(2)创建uint8 类型的变量，数值与(1)中相同，进行相同的计算。

>> a=87,b=190a =87b =190>> a+bans =277>> a-bans =-103>> a*bans =16530>> c=uint8(87), d=uint8(190)c =87d =190>> c+dans =255>> c-dans =>> c*dans =2552.计算(1)sin(60)(2)e^3(3)cos(3π/4)>> sind(60)ans =0.8660>> exp(3)ans =20.0855>> cos(3*pi/4)ans =-0.70713.设u=2，v=3，计算：(1)(2)(3)>> u=2;>> v=3;>> 4*u*v/log(v)ans =21.8457>> (exp(u)+v)^2/(v^2-u)ans =15.4189>> sqrt(u-3*v)/(u*v)ans =0 + 0.4410i4.计算如下表达式：(1)(2)>> (3-5*i)*(4+2*i)ans =22.0000 -14.0000i>> sin(2-8*i)ans =1.3553e+003 +6.2026e+002i5.判断下面语句的运算结果。

第一章MATLAB基础知识1.1 MATLAB开发环境1.MATLAB操作桌面MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。

本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。

书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用.要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。

（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。

MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。

启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。

本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。

操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。

每个窗可以脱离操作桌面独立出来。

也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。

MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式：Default（缺省方式）Command Window Only（只显示命命令窗口方式）Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口）Short History（低命令历史窗口方式）Tall History（高命令历史窗口方式）Five Panel（5个窗口平铺方式）2.MATLAB的通用参数设置MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。

MATLAB 数学工具软件实例简明教程王正盛编写南京航空航天大学第一章MATLAB简介MALAB译于矩阵实验室（MATrix LABoratory），是用来提供通往LINPACK和EISPACK矩阵软件包接口的。

后来，它渐渐发展成了通用科技计算、图视交互系统和程序语言。

MATLAB的基本数据单位是矩阵。

它的指令表达与数学、工程中常用的习惯形式十分相似。

比如，矩阵方程Ax=b，在MATLAB中被写成A*x=b。

而若要通过A,b求x，那么只要写x=A\b即可，完全不需要对矩阵的乘法和求逆进行编程。

因此，用MATLAB解算问题要比用C、Fortran等语言简捷得多。

MATLAB发展到现在，已经成为一个系列产品：MATLAB“主包”和各种可选的toolbox“工具包”。

主包中有数百个核心内部函数。

迄今所有的三十几个工具包又可分为两类：功能性工具包和学科性工具包。

功能性工具包主要用来扩充MATLAB的符号计算功能、图视建模仿真功能、文字处理功能以及硬件实时交互功能。

这种功能性工具包用于多种学科。

而学科性工具包是专业性比较强的，如控制工具包（Control Toolbox）、信号处理工具包(Signal Processing Toolbox) 、通信工具包(Communication Toolbox)等都属此类。

开放性也许是MATLAB最重要、最受人欢迎的特点。

除内部函数外，所有MATLAB 主包文件和各工具包文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改或加入自己编写文件去构成新的专用工具包。

MATLAB已经受了用户的多年考验。

在欧美发达国家，MATLAB 已经成为应用线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。

在设计研究单位和工业部门，MATLAB被广泛地用于研究和解决各种具体工程问题。

第二章MATLAB入门2.1工作窗和指令行的操作除了通过菜单选项对工作窗进行控制外，MATLAB还提供了许多通过键盘输入的控制指令。

（Ⅰ）基础篇第一章 Matlab语言概述§1.语言特点MATLAB是Mathworks公司于20世纪80年代推出的数值计算软件。

得到了广泛的应用。

MATLAB的全称是Mateix Laboratory，意思是矩阵实验室。

它是以矩阵运算为基础的新一代程序语言。

MATLAB是集数学运算、图形处理、程序设计和系统建模为一体的著名编程语言软件，它具有功能强大、使用简单等优点，是进行科学研究和工程实践的有力工具。

与Fortran和C相比，MATLAB语句更简洁、明了，更加符合人们的思维习惯。

并且还具有良好的数据可视化功能。

MATLAB包括两部分：基本部分-主要指数据计算和可视化功能。

扩展部分-主要指工具箱。

§2 基本操作和简单语句输入1. 简单语句输入（简单计算器用法）例1：计算a⨯y÷⨯=（a = 2，b =3，c = 5 ）+acbb[程序] 在命令窗口输入>> a=2;b=3;c=5;>> y=a*b+c*b/a 回车[输出] y =13.5000例2：计算64(tan3⨯+45)/2760cos[程序] >> (tan(pi/4)+cos(pi/3))*27^(1/3)/sqrt(64)ans =0.56252. 变量表达式数值（1）变量* matlab语句一般形式为：变量=表达式（或数），若变量和“=”省略，输出时自动建立“ans”默认变量。

* 对大小写敏感，如sqrt（平方根）对，而SQRT，Sqrt全错。

* 变量名第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符，（含英文、数字、下连符）。

不得包含空格和标点。

* 系统遇到一个新变量名时，它会自动生成变量，若该变量早已存在，系统会自动更新内容。

表1-1 默认预定义变量（永久变量）例3：无穷大的使用>> x =1/0Warning: Divide by zero.x =Inf* 在MATLAB中这样的操作不会引起程序执行中断，只是在给出警告信息的同时，用一个特殊的符号Inf来表示。

MATLAB基础教程1~8章作业Matlab第一章1.阐述Matlab的功能Matlab作为一种高级计算软件，是进行算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的交互式应用开发环境，已被广泛应用于不同领域。

Matlab的基本功能包括：数学计算功能、图形化显示功能、M语言编程功能、编译功能、图形用户界面开发功能、Simulink建模仿真功能、自动代码生成功能。

Matlab第二章1．创建double的变量，并进行计算。

(1)a=87，b=190，计算a+b、a-b、a*b。

(2)创建uint8 类型的变量，数值与(1)中相同，进行相同的计算。

>> a=87,b=190a =87b =190>> a+bans =277>> a-bans =-103>> a*bans =16530>> c=uint8(87), d=uint8(190)c =87d =190>> c+dans =255>> c-dans =ans =2552.计算(1)sin(60)(2)e^3(3)cos(3π/4)>> sind(60)ans =0.8660>> exp(3)ans =20.0855>> cos(3*pi/4)ans =-0.70713.设u=2，v=3，计算：(1)(2)(3)>> u=2;>> v=3;>> 4*u*v/log(v)ans =21.8457>> (exp(u)+v)^2/(v^2-u) ans =15.4189>> sqrt(u-3*v)/(u*v) ans =0 + 0.4410i 4.计算如下表达式：(1)(2)>> (3-5*i)*(4+2*i)22.0000 -14.0000i>> sin(2-8*i)ans =1.3553e+003 +6.2026e+002i5.判断下面语句的运算结果。

第一章1.利用MATLAB 的帮助功能分别查询inv 、plot 、max 、round 等函数的功能及用法。

Help+函数2.简述MATLAB 的主要功能。

①数值计算和符号计算功能。

②绘图功能。

③编程语言功能。

④扩展功能。

3.help 命令和lookfor 命令有何区别？Help 命令只搜索出那些与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 命令后加上-all 选项，则可对M 文件进行全文搜索。

第二章1（1）)1034245.01(26-⨯+⨯=ww=sqrt(2)*(1+0.34245*10^(-6)) w = 1.4142（2）ac b e abc c b a x ++-+++=)tan(22ππ，其中a=3.5，b=5，c=-9.8。

a=3.5;b=5;c=-9.8;x=(2*pi*a+(b+c)/(pi+a*b*c)-exp(2))/(tan(b+c)+a) x =0.9829（3）])48333.0()41[(22απβππα---=y ，其中α=3.32，β=-7.9。

a=3.32;b=-7.9;y=2*pi*a^2*((1-pi/4)*b-(0.8333-pi/4)*a) y = -128.4271（4）)1ln(2122t t e z t ++=，其中t=]65.05312[--i 。

t=[2,1-3i;5,-0.65];z=0.5*exp(2*t)*log(t+sqrt(1+t.*t)) z = 1.0e+004 * 0.0048 + 0.0002i 0.0048 - 0.0034i1.58992.0090 - 1.3580i2.已知]023352138[],7613870451[--=--=B A 求下列表达式的值。

（1）B A 6+和I B A +-2。

第一章 MATLAB 入门4、求近似解解：>> x=-2:0.05:2;y=x.^4-2.^x两个近似解：y1=f(-0.85)= -0.0328; y2=f(1.250)= 0.0630第二章 MATLAB 编程与作图1、 设x 是数组，求均值和方差解：函数文件如下：function [xx,s]=func1(x)n=length(x);xx=sum(x)/n;s=sqrt((sum(x.^2)-n*xx^2)/(n-1));命令窗口：>> x=[1 2 3 4 5];[xx,s]=func1(x)2、求满足的最小m 值 100)1ln(0>+∑=m n n s=0;n=0;while(s<=100)s=s+log(1+n);n=n+1;endn,s3、用循环语句形成Fibonacci 数列,....4,3,,12121=+===−−k F F F F F k k k 。

并验证极限2511+→−k k F F （提示：计算至两边误差小于精度1e-8为止） 解： 求Fibonacci 数列的函数文件：function f=fun(n)if n<=2f=1;elsef=fun(n-1)+fun(n-2);end验证极限的函数文件：function [k,a]=funTest(e)a=abs(1-(1+sqrt(5))/2);k=2;while(a>e)k=k+1;a=abs(fun(k)/fun(k-1)-(1+sqrt(5))/2);end命令行：>> [k,a]=funTest(10^-8)k =21a =9.7719e-009或者M 文件如下：clear; F(1)=1;F(2)=1;k=2;x=0;e=1e-8; a=(1+sqrt(5))/2;while abs(x-a)>ek=k+1; F(k)=F(k-1)+F(k-2); x=F(k)/F(k-1);enda,x,k4、分别用for 和while 循环结构编写程序，求出∑==610123i i K ，并考虑一种避免循环语句的程序设计，比较各种算法的运行时间。

第1章 MATLAB操作基础MATLAB是一款功能十分强大的工程软件，用户可以通过它实现科学计算、工程运算和仿真运算。

在本章中，将详细讲解MATLAB的基础操作内容。

本章的内容是后面章节的基础，了解常见的操作方法会给用户操作MATLAB带来便利。

1.1 MATLAB概述从第一个版本推出以来，MATLAB就以其友好的界面、强大的功能受到用户的喜爱。

随后的版本更是在原始版本的基础上，不断扩展MATLAB软件的功能。

下面将概要地介绍MATLAB的主要功能和特点。

1.1.1 MATLAB的主要功能MATLAB提供了上百个预先定义好的命令和函数，这些函数可通过用户自定义扩展。

MATLAB能够用单一的函数求解线性系统，完成大量的高级矩阵处理。

此外，它还提供了大量强有力的二维、三维图形工具，可以方便、快捷地完成各种绘图操作。

根据MATLAB 可以实现的任务性质，可将其功能划分为如下几个方面。

❑数值计算和符号计算功能：以矩阵作为数据操作的基本单位，提供了丰富的数值计算函数。

与著名的符号计算语言——Maple相结合，使得MATLAB拥有了符号计算功能。

❑绘图功能：提供了两个层次的绘图操作，一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。

❑编程语言：具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入/输出、面向对象等程序语言特征。

❑MATLAB工具箱：MATLAB包含两部分内容，即基本部分和各种可选的工具箱。

MATLAB工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。

1.1.2 MATLAB的特点MATLAB利用丰富的函数资源，为用户提供了最直观、最简洁的程序开发环境，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。

MATLAB的主要特点如下：❑语言简洁紧凑，使用方便灵活，函数丰富。

❑运算符丰富。

由于MATLAB是用C语言编写的，因此其提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活运用这些运算符可使程序变得极为简短。