MATLAB实用教程-电子教案

matlab实⽤教程郑阿奇,MATLAB实⽤教程（第2版）[郑阿奇主编][电⼦教案]MATLAB实⽤教程(第2版)[郑阿奇主编][电⼦教案]MATLAB 实⽤教程第3章 MATLAB符号计算 Using Symbolic Math Toolbox3.1 符号表达式的建⽴ 3.2符号表达式的代数运算 3.3符号表达式的操作和转换 3.4 符号极限、微积分和级数求和 3.5 符号积分变换 3.6符号⽅程的求解 MATLAB 实⽤教程MATLAB具有符号数学⼯具箱(Symbolic Math Toolbox) 。

符号计算是可以对未赋值的符号对象(可以是 常数、变量、表达式)进⾏运算和处理。

与数值运算的区别: 数值运算中必须先对变量赋值，然后才能参 与运算。

符号运算⽆须事先对独⽴变量赋值，运算结 果以标准的符号形式表达。

MATLAB 实⽤教程符号运算的功能符号线性代数(linear algebra) 因式分解、展开和简化(simplification and substitution) 符号代数⽅程求解(solving equations) 符号微积分(Calculus)符号微分⽅程MATLAB 实⽤教程3.1 符号表达式的建⽴3.1.1 创建符号常量符号常量是不含变量的符号表达式。

sym(常量) %创建符号常量 sym(常量,参数) %按某种格式转换为符号常量 说明：参数可以选择为d、f、e或r 四种 格式，也可省略。

EX: a=sym(sin(2) a=sym(sin(2),r)MATLAB 实⽤教程3.1.2 创建符号变量和表达式(Creating Symbolic Variables and Expression)1. 使⽤sym命令创建符号变量和表达式 sym(变量,参数) %把变量定义为符号对 象2.使⽤syms命令创建符号变量和符号表达式 syms(arg1, arg2, ,参 数) syms arg1 arg2 ,参数 MATLAB 实⽤教程例如： f1=sym(a*x2+b*x+c) %创建表达式syms a b c x %创建变量 f2=a*x2+b*x+c %创建表达式 syms(a,b,c,x) f3=a*x2+b*x+c 符号表达式()中的参数⼀定要⽤ 单引 号括起来。

第二章Matlab 初步（12课时）一、初等运算和初等函数（0.5课时）１、简单指令：（P5/6）例1．算术运算 a=2^2+(12+2*(7-4))/3^2-2^(1/2) %注意算术运算的运算符例2. 简单矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321A 的 输入。

A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]A=[1,2,34,5,67,8,9] %分行输入例3．指令的续行输入S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6+1/7 …-1/8２、数值、变量和表达式（１）数值的记述MATLAB 的数值采用习惯的十进制（或科学计数法）表示，可以带小数点或负号。

（２）变量命名规则变量名、函数名是对字母大小写敏感的。

变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含63个字符（英文、数字和下连符）。

（３）MATLAB 默认的预定义变量：（P7/8）３、有关复数的函数：(P8/9)real(a) %给出复数a 的实部imag(a) %给出复数a 的虚部abs(a) %给出复数a 的模angle(a) %以弧度为单位给出复数a 的相位角例4．复数的运算——表达复数ie z i z i z 63212,21,43π=+=+=，及计算321z z z z =。

z1=3+4i %经典教科书的直角坐标表示法z2=1+2*i %运算符构成的直角坐标表示法z3=2*exp(i*pi/6) %运算符构成的极坐标表示法z=z1*z2/z3例5．复数矩阵的生成与计算(P15/10)A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*iB=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]C=A*B例6．求复数矩阵的实部、虚部、模和相角（接例5）C_real=real(C)C_imag=imag(C)C_magnitude=abs(C)C_phase=angle(C)*180/pi例7．复数的运算 ——计算-8的3次方根 (P10/11)(1) 直接计算时，得到的是处于第一象限的方根a=-8;r=a^(1/3)(2) 全部方根的计算% 先构造一个多项式a r r p -=3)(p=[1,0,0,-a]; %p 是多项式)(r p 的系数向量%指令末尾的“英文状态分号”使该指令运行后，不显示结果。

第1章MATLAB操作基础1.1 MATLAB概述1.2 MATLAB的运行环境与安装1.3 MATLAB集成环境1.4 MATLAB帮助系统1.1 MATLAB概述•1.1.1 MATLAB的发展1984年，MATLAB第1版(DOS版)1992年，MATLAB4.0版1994年，MATLAB 4.2版1997年，MATLAB 5.0版1999年，MATLAB 5.3版2000年，MATLAB 6.0版2001年，MATLAB 6.1版2002年，MATLAB 6.5版2004年，MATLAB 7.0版•1.1.2 MATLAB的主要功能1．数值计算和符号计算功能MATLAB以矩阵作为数据操作的基本单位，还提供了十分丰富的数值计算函数。

MATLAB和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。

2．绘图功能MATLAB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。

•3．编程语言MATLAB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，而且简单易学、编程效率高。

4．MATLAB工具箱MATLAB包含两部分内容：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。

•1.1.3 初识MATLAB例1-1 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1-2 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)*b1.2 MATLAB的运行环境与安装•1.2.1 MATLAB的运行环境硬件环境：(1) CPU(2) 内存(3) 硬盘(4) CD-ROM驱动器和鼠标。

（完整版）matlab电子教案（2）第二章Matlab初步（12课时）四、字符串数组与图形标注1、字符串数组及其基本操作：(P275/70)字符串是用单引号括起来的字符序列。

例如，'Central South University'。

若字符串中的字符含有单引号，则该单引号字符应用两个单引号来表示。

字符串是以ASCII码形式存储的。

abs和double函数都可以用来获取字符串矩阵所对应的ASCII码数值矩阵。

相反，char函数可以把ASCII码矩阵转换为字符串矩阵。

size函数可以得到数组的大小。

a='This is a example. ' %创建一维串数组size(a)b='这是一个例子。

'c=[a b];subc=c(1:21) %提取a的子串revc=c(end:-1:1) %翻转字符串a, end是最后一个元素的下标asciic=double(c) %取a中字符的ascii码zi=asciic(21) %取a中第21个字符的ascii码char(asciic) %char()和double()是一对反函数char(zi) %取ascii码对应的字符２、转换函数产生数码字符串：(P276/74，76)a=[1 2;3 4]int2str(a) %整型数据转换成字符串num2str(rand(2),3) %数值型数据转换成字符串，保持3位有效数字b=mat2str(rand(3),3) %数值数组转换成“数组输入形式”字符串，保持3位有效数字，该字符串可以通过eval函数执行。

eval(b)与字符串有关的另一个重要函数是eval，其调用格式为：eval(t) 其中t为字符串。

它的作用是把字符串的内容作为对应的MATLAB语句来执行。

例如t=pi;m='[t,sin(t),cos(t)]';y=eval(m)３、用字符串数组给图形标注：(P277/75)clear %以下是图形标注a=2;w=3;t=0:0.001:10; %取初值y=exp(-a*t).*sin(w*t); %计算函数值，得到函数数组[y_m,i_m]=max(y); %取函数数组的最大元素t_x=['t=',num2str(t(i_m))]; %num2str()将数t(i_m)转为字符t_y=['y=',num2str(y_m)];max_text=char('maximum',t_x,t_y);tit=['y=exp(-',num2str(a),'t)*sin(',num2str(w),'t)'];plot(t,zeros(size(t)),'k') %画基准线0hold onplot(t,y,'b') %画y(t)曲线plot(t(i_m),y_m,'r.','MarkerSize',20) %用红点标注最大值点text(t(i_m)+0.3,y_m+0.05,max_text) %标注最大值点处的值title(tit),xlabel('t'),ylabel('y') %标注图形标题hold off点评：●数组是Matlab中最常用的数据类型，它的元素是数，主要用于计算。

《MATLAB教案》PPT课件第一章：MATLAB概述1.1 MATLAB简介介绍MATLAB的历史和发展解释MATLAB的含义（Matrix Laboratory）强调MATLAB在工程和科学计算中的应用1.2 MATLAB界面介绍MATLAB的工作空间解释MATLAB的菜单栏和工具栏演示如何创建、打开和关闭MATLAB文件1.3 MATLAB的基本操作介绍MATLAB的数据类型演示如何进行矩阵运算解释MATLAB中的向量和矩阵运算规则第二章：MATLAB编程基础2.1 MATLAB脚本编程解释MATLAB脚本文件的结构演示如何编写和运行MATLAB脚本强调注释和代码的可读性2.2 MATLAB函数编程介绍MATLAB函数的定义和结构演示如何创建和使用MATLAB函数强调函数的重用性和模块化编程2.3 MATLAB编程技巧介绍变量和函数的命名规则演示如何进行错误处理和调试强调代码的优化和性能提升第三章：MATLAB数值计算3.1 MATLAB数值解算介绍MATLAB中的数值解算工具演示如何解线性方程组和不等式解释MATLAB中的符号解算和数值解算的区别3.2 MATLAB数值分析介绍MATLAB中的数值分析工具演示如何进行插值、拟合和数值积分解释MATLAB中的误差估计和数值稳定性3.3 MATLAB优化工具箱介绍MATLAB优化工具箱的功能演示如何使用优化工具箱进行无约束和约束优化问题解释MATLAB中的优化算法和参数设置第四章：MATLAB绘图和可视化4.1 MATLAB绘图基础介绍MATLAB中的绘图命令和函数演示如何绘制二维和三维图形解释MATLAB中的图形属性设置和自定义4.2 MATLAB数据可视化介绍MATLAB中的数据可视化工具演示如何绘制统计图表和散点图解释MATLAB中的数据过滤和转换4.3 MATLAB动画和交互式图形介绍MATLAB中的动画和交互式图形功能演示如何创建动画和交互式图形解释MATLAB中的图形交互和数据探索第五章：MATLAB应用案例5.1 MATLAB在信号处理中的应用介绍MATLAB在信号处理中的基本概念演示如何使用MATLAB进行信号处理操作解释MATLAB在信号处理中的优势和应用场景5.2 MATLAB在控制系统中的应用介绍MATLAB在控制系统中的基本概念演示如何使用MATLAB进行控制系统分析和设计解释MATLAB在控制系统中的优势和应用场景5.3 MATLAB在图像处理中的应用介绍MATLAB在图像处理中的基本概念演示如何使用MATLAB进行图像处理操作解释MATLAB在图像处理中的优势和应用场景《MATLAB教案》PPT课件第六章：MATLAB Simulink基础6.1 Simulink简介介绍Simulink作为MATLAB的一个集成组件解释Simulink的作用：模型化、仿真和分析动态系统强调Simulink在系统级设计和多领域仿真中的优势6.2 Simulink界面介绍Simulink库浏览器和模型窗口演示如何创建、编辑和运行Simulink模型解释Simulink中的块和连接的概念6.3 Simulink仿真介绍Simulink仿真的基本过程演示如何设置仿真参数和启动仿真解释Simulink仿真结果的查看和分析第七章：MATLAB Simulink高级应用7.1 Simulink设计模式介绍Simulink的设计模式，包括连续、离散、混合和事件驱动模式演示如何根据系统特性选择合适的设计模式解释不同设计模式对系统性能的影响7.2 Simulink子系统介绍Simulink子系统的概念和用途演示如何创建和管理Simulink子系统解释子系统在模块化和层次化设计中的作用7.3 Simulink Real-Time Workshop介绍Simulink Real-Time Workshop的功能演示如何使用Real-Time Workshop进行代码解释代码对于硬件在环仿真和嵌入式系统开发的重要性第八章：MATLAB Simulink库和工具箱8.1 Simulink库介绍Simulink库的结构和分类演示如何访问和使用Simulink库中的块解释Simulink库对于模型构建和功能复用的意义8.2 Simulink工具箱介绍Simulink工具箱的概念和功能演示如何安装和使用Simulink工具箱解释Simulink工具箱在特定领域仿真和分析中的作用8.3 自定义Simulink库介绍如何创建和维护自定义Simulink库演示如何将自定义块添加到库中解释自定义库对于个人和组织级模型共享的重要性第九章：MATLAB Simulink案例分析9.1 Simulink在控制系统中的应用介绍控制系统模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行控制系统设计和分析解释Simulink在控制系统教育和研究中的应用9.2 Simulink在信号处理中的应用介绍信号处理模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行信号处理仿真解释Simulink在信号处理领域中的优势和实际应用9.3 Simulink在图像处理中的应用介绍图像处理模型在Simulink中的构建演示如何使用Simulink进行图像处理仿真解释Simulink在图像处理领域中的优势和实际应用第十章：MATLAB Simulink项目实践10.1 Simulink项目实践流程介绍从需求分析到模型验证的Simulink项目实践流程演示如何使用Simulink进行项目规划和实施解释Simulink在项目管理和协作中的作用10.2 Simulink与MATLAB的交互介绍Simulink与MATLAB之间的数据交互方式演示如何在Simulink中使用MATLAB函数和脚本解释混合仿真模式对于复杂系统仿真的优势10.3 Simulink项目案例分析具体的Simulink项目案例演示如何解决实际工程问题解释Simulink在工程教育和项目开发中的应用价值《MATLAB教案》PPT课件第十一章：MATLAB App Designer入门11.1 App Designer简介介绍App Designer作为MATLAB中的应用程序开发环境解释App Designer的作用：快速创建跨平台的MATLAB应用程序强调App Designer在简化MATLAB代码部署和用户交互中的优势11.2 App Designer界面介绍App Designer的用户界面和工作流程演示如何创建新应用和编辑应用界面解释App Designer中的组件和布局的概念11.3 App Designer编程介绍App Designer中的MATLAB编程模式演示如何使用App Designer中的MATLAB代码块解释App Designer中事件处理和应用程序生命周期管理的重要性第十二章：MATLAB App Designer高级功能12.1 App Designer用户界面设计介绍App Designer中用户界面的定制方法演示如何使用样式、颜色和主题来美化应用界面解释用户界面设计对于提升用户体验的重要性12.2 App Designer数据模型介绍App Designer中的数据模型和模型视图概念演示如何创建、使用和绑定数据模型和视图解释数据模型在应用程序中的作用和重要性12.3 App Designer部署和分发介绍App Designer应用程序的部署和分发流程演示如何打包和发布应用程序解释如何为不同平台安装和运行App Designer应用程序第十三章：MATLAB App Designer案例研究13.1 图形用户界面(GUI)应用程序设计介绍使用App Designer设计的GUI应用程序案例演示如何创建交互式GUI应用程序来简化MATLAB脚本解释GUI应用程序在数据输入和结果显示中的作用13.2 数据分析和可视化应用程序设计介绍使用App Designer进行数据分析和可视化的案例演示如何创建应用程序来处理和显示大型数据集解释App Designer在数据分析和决策支持中的优势13.3 机器学习和深度学习应用程序设计介绍使用App Designer实现机器学习和深度学习模型的案例演示如何将MATLAB中的机器学习和深度学习算法集成到应用程序中解释App Designer在机器学习和深度学习应用部署中的作用第十四章：MATLAB App Designer实战项目14.1 App Designer项目规划和管理介绍App Designer项目的规划和管理方法演示如何组织和维护大型应用程序项目解释项目管理和版本控制对于团队协作的重要性14.2 App Designer与MATLAB的集成介绍App Designer与MATLAB之间的数据和功能集成演示如何在App Designer中调用MATLAB函数和脚本解释集成MATLAB强大计算和分析能力的重要性14.3 App Designer项目案例实现分析具体的App Designer项目案例实现过程演示如何解决实际工程项目中的问题解释App Designer在工程项目实践中的应用价值第十五章：MATLAB App Designer的未来趋势15.1 App Designer的新功能和技术介绍App Designer的最新功能和技术发展演示如何利用新功能和技术提升应用程序的性能和用户体验强调持续学习和适应新技术的重要性15.2 App Designer在跨平台开发中的应用介绍App Designer在跨平台应用程序开发中的优势演示如何创建适用于不同操作系统的应用程序解释跨平台开发对于扩大应用程序市场的重要性15.3 App Designer的未来趋势和展望讨论App Designer在未来的发展趋势和潜在应用领域激发学生对于应用程序开发和创新的兴趣强调持续探索和创造新应用的重要性重点和难点解析本文档为您提供了一份详尽的《MATLAB教案》PPT课件，内容涵盖了MATLAB 的基本概念、编程基础、数值计算、绘图和可视化、应用案例、Simulink的基础知识、高级应用、库和工具箱的使用、案例分析以及项目实践、App Designer 的基础知识、高级功能、案例研究、实战项目和未来趋势等方面的内容。

MATLAB 实用教程课程设计导言MATLAB 是工程师、科学家和学生们广泛使用的数学软件。

从简单的计算和绘图到复杂的算法开发和数据分析，MATLAB 都能提供相应的工具和应用，深受用户的喜爱。

针对 MATLAB 的实用教程可以帮助学习者快速地掌握 MATLAB 的基础知识和常用功能。

本文档就是一份 MATLAB 实用教程课程设计。

课程设计本次 MATLAB 实用教程课程设计旨在提供 MATLAB 的基础知识和常用功能，让学习者熟悉 MATLAB 的应用环境、掌握 MATLAB 的常用语法、了解 MATLAB 的基本操作、理解MATLAB的矩阵计算和绘制图像的方法。

具体的教学目标如下：1.了解 MATLAB 环境和基本操作；2.掌握 MATLAB 的基本语法和变量类型；3.学习MATLAB 的矩阵运算、可视化和程序设计；4.深入理解 MATLAB 的图像处理和数据分析。

本课程设计分为五个章节，包含 MATLAB 的基础知识和常用功能，具体内容如下。

第一章：MATLAB 环境和基本操作本章介绍 MATLAB 和编写 MATLAB 程序的基本知识，包括如何启动 MATLAB、MATLAB 环境的组成、MATLAB 常用工具栏和控制面板的使用、MATLAB 命令和语法以及MATLAB 的帮助文档和在线资源等。

通过本章的学习，学生将熟悉 MATLAB 的基本环境和常用操作方法。

第二章：MATLAB 基础语法和变量类型本章介绍 MATLAB 基本语法和变量类型，包括MATLAB 的数据类型和变量、以及MATLAB 中的算数和逻辑运算。

通过本章的学习，学生能够熟练地使用 MATLAB和进行简单的计算和运算。

第三章：MATLAB 矩阵运算和可视化本章介绍 MATLAB 矩阵运算和可视化的基本概念和方法，包括MATLAB 中的向量、矩阵、线性代数和矩阵运算、MATLAB 的图形窗口、绘制二维和三维图形的方法等。

第三章MATLAB的图形处理可视化的一般步骤：(P159－160)一、二维图形（一）绘制二维曲线的最基本函数：1. plot 函数的基本用法plot 函数的基本调用格式为：plot(x,y)其中 x 和 y 为长度相同的向量，分别用于存储 x 和 y 坐标数据。

例在 0≤X≤2pi 区间内，绘制曲线 y=2e-0.5x sin(2πx)。

x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)说明：（1）当 x,y 是同维矩阵时，则以 x,y 对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。

（2）当 x 是向量，y 是有一维与 x 同维的矩阵时，则绘制出多根不同色彩的曲线。

曲线条数等于 y 矩阵的另一维数，x 被作为这些曲线共同的横坐标。

（3）plot 函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：plot(x)。

例某工厂 2000 年各月总产值（单位：万元）分别为22、60、88、95、56、23、9、10、14、81、56、23，试绘制折线图以显示出该厂总产值的变化情况。

p=[22,60,88,95,56,23,9,10,14,81,56,23];plot(p)2．含多个输入参数的 plot 函数含多个输入参数的 plot 函数调用格式为：plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)3．含选项的 plot 函数含选项的 plot 函数调用格式为：plot(x1,y1,选项 1,x2,y2, 选项 2,…,xn,yn,选项 n)为了对所绘多条曲线作进一步区分，需要对曲线的线型、点型、色彩(P177-179/162-163)及其他属性(help)作相应说明。

例用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线 y=2e-0.5x sin(2πx)及其包络线。

x=(0:pi/100:2*pi)';y1=2*exp(-0.5*x)*[1,-1];y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,'g:',x,y2,'b--',x1,y3,'rp');4．双纵坐标函数 plotyyplotyy 函数是 MATLAB 5.X 新增的函数。

MATLAB实用教程第三版课程设计一、课程设计的目标本课程设计的目标是让学生掌握MATLAB的基本语法和使用方法，能够利用MATLAB进行数据处理、数学模拟、图像处理等实际应用，为将来的科研工作和工程实践打下基础。

二、课程设计的内容1. MATLAB基础语法本部分将介绍MATLAB基础语法，包括变量定义、矩阵与向量、函数定义、流程控制语句等。

这是MATLAB编程的基础，对后面的应用非常重要。

2. 数据处理数据处理是MATLAB应用中的重要部分。

本部分将涉及MATLAB中常见的数据处理技术，包括数据读取与存储、数据预处理、数据可视化等。

实际应用中，数据处理在科学研究、经济分析等领域有着广泛的应用。

3. 数学模拟本部分将介绍MATLAB在数学模拟中的应用。

包括微积分、常微分方程、偏微分方程等方面。

这对于数学、物理等学科的研究和工程实践中的设计计算有着重要的作用。

4. 图像处理图像处理是MATLAB应用中的又一重要部分。

本部分将介绍MATLAB图像处理的基本概念和技术，包括图像读取、滤波、修复、压缩加密等，这对于医学影像处理、数字媒体处理、计算机视觉等应用领域有着广泛的应用。

三、课程设计的环节1. 实验环节本部分为课程设计的实验环节，学生需要完成一定的编程实践，巩固掌握MATLAB基础语法和应用方法。

2. 实践环节在实践环节中，学生将需要独立完成一定的MATLAB应用程序的编写，在实际应用中熟练掌握MATLAB的使用。

3. 报告环节在报告环节中，学生将需要根据课程设计的实践成果，撰写一份完整的课程报告。

报告将注重实验结果的分析和总结，体现学生的知识掌握和创新能力。

四、课程设计的评估课程设计的评估根据以下要素进行：1. 实验成绩学生完成实验的难度、实验结果的质量和实验报告的表现将作为实验成绩的重要评估要素。

2. 实践成绩学生完成实际应用程序的难度、程序的结果和性能、交互界面等方面将是实践成绩的重要评估要素。