常用数学软件及MATLAB介绍
- 格式:ppt
- 大小:672.50 KB
- 文档页数:40


数学软件四大家Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica目前在科技和工程界上比较流行和著名的数学软件主要有四个,分别是MA TLAB、Maple、MathCAD和Mathematica。
它们在各自针对的目标都有不同的特色。
下面就让我为你一一道来。
一、Maple 系统Maple 是由Waterloo大学开发的数学系统软件,它不但具有精确的数值处理功能,而且具有无以伦比的符号计算功能。
Maple 的符号计算能力还是MathCAD和MATLAB等软件的符号处理的核心。
Maple提供了2000余种数学函数,涉及范围包括:普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。
它还提供了一套内置的编程语言,用户可以开发自己的应用程序,而且Maple自身的2000多种函数,基本上是用此语言开发的。
Maple采用字符行输入方式,输入时需要按照规定的格式输入,虽然与一般常见的数学格式不同,但灵活方便,也很容易理解。
输出则可以选择字符方式和图形方式,产生的图形结果可以很方便地剪贴到Windows应用程序内。
二、MATLAB 系统MATLAB原是矩阵实验室(Matrix Laboratory)在70年代用来提供Linpack和Eispack软件包的接口程序,采用C语言编写。
从80年代出现3.0的DOS版本,逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序语言。
MATLAB可以运行在十几个操作平台上,比较常见的有基于Windows 9X/NT、OS/2、Macintosh、Sun、Unix、Linux等平台的系统。
MATLAB程序主要由主程序和各种工具包组成,其中主程序包含数百个内部核心函数,工具包则包括复杂系统仿真、信号处理工具包、系统识别工具包、优化工具包、神经网络工具包、控制系统工具包、μ分析和综合工具包、样条工具包、符号数学工具包、图像处理工具包、统计工具包等。
而且5.x版本还包含一套几十个的PDF文件,从MA TLAB的使用入门到其他专题应用均有详细的介绍。
MATLAB目录MATLAB的简介发展历程应用Matlab的优势和特点Matlab常用工具箱常用函数[编辑本段]MATLAB的简介MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLA B和Simulink两大部分。
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,和Mathematica、Mapl e并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MAT LAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。
[编辑本段]发展历程20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担,用FORTRAN编写了最早的MATLAB。
1984年由Little、Moler、St eve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。
到20世纪9 0年代,MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。
版本更新[编辑本段]应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作:● 数值分析● 数值和符号计算● 工程与科学绘图● 控制系统的设计与仿真● 数字图像处理● 数字信号处理● 通讯系统设计与仿真● 财务与金融工程MATLAB 的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
第9章数学软件包MATLAB介绍9.1 MATLAB基础知识MATLAB 是Matrix Laboratory 的缩写,是Mathworks 公司于1984 年推出的一套科学计算软件,分为总包和若干工具箱.具有强大的矩阵计算和数据可视化能力.一方面可以实现数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理、系统仿真等若干个领域的数学计算,另一方面可以实现二维、三维图形绘制、三维场景创建和渲染、科学计算可视化、图像处理、虚拟现实和地图制作等图形图象方面的处理.同时,MATLAB 是一种解释式语言. 简单易学、代码短小高效、计算功能强大、图形绘制和处理容易、可扩展性强. 其优势在于:矩阵的数值运算、数值分析、模拟;数据可视化、2D/3D 的绘图;可以与FORTRAN、C/C++做数据链接;几百个核心内部函数;大量可选用的工具箱.同学们在安装MATLAB 的时候,应该根据自己的机器情况选用不同的版本.9.1.1MATLAB启动常用的进入MATLAB 方法是鼠标双击Windows 桌面上的MATLAB 图标,以快捷方式进入(如果没有图标,可在桌面上新建“快捷方式”,将MATLAB“图标”置于桌面).第二种进入方法是鼠标点击Windows 桌面左下角的“开始”按钮,选择“程序”,然后在第二级菜单中选择“MATLAB”,最后再从第三级菜单中选择“MATLAB6.5”进入了MATLAB 系统,如下图所示:图1-3 从开始菜单进入MATLAB在MATLAB 的环境中,键入quit(或exit) 并回车,将退出MATLAB,返回到Windows 桌面. 也可以用鼠标单击MATLAB 命令窗口右上方的关闭按钮“×”退出MATLAB.如果想用计算机做另外的工作而不退出MATLAB,这时可以单击MATLAB 命令窗口右上方的极小化按钮“”,暂时退出(并没有真正退出)MATLAB 并保留了工作现场,随时可以单击Windows 任务栏(屏幕下方)中的MATLAB 标记以恢复命令窗口继续工作.下图展示了进入MATLAB 后的工作桌面(窗口),例如,用键盘输入正弦函数符号及其四个不同的自变量π/6,π/5,π/4,π/3,可计算出对应的函数值.9.1.2MATLAB命令窗口的使用下图展示了进入MATLAB 后的工作桌面(窗口),例在matlab命令窗口直接输入命令,再按回车键,则运行显示相应的结果.例如,用键盘输入正弦函数符号及其四个不同的自变量π/6,π/5,π/4,π/3,可计算出对应的函数值.9.1.3符号计算在MA TLAB下进行基本数学运算,只需将运算式直接打入提示号(>>)之后,并按入Enter键即可.例如:>> (5*2+1.3-0.8)*10/25ans =4.2000MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans,代表MATLAB运算后的答案(Answer)并显示其数值于屏幕上.小提示:">>"是MA TLAB的提示符号(Prompt),但在PC中文视窗系统下,由于编码方式不同,此提示符号常会消失不见,但这并不会影响到MATLAB的运算结果.我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x:x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25x = 42此时MA TLAB会直接显示x的值.由上例可知,MA TLAB认识所有一般常用到的加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)的数学运算符号,以及幂次运算(^).小提示:MA TLAB将所有变数均存成double的形式,所以不需经过变数宣告(Variable declaration).MA TLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收,而不必像C语言,必须由使用者一一指定.这些功能使的MATLAB 易学易用,使用者可专心致力于撰写程式,而不必被软体枝节问题所干扰.若不想让MATLAB 每次都显示运算结果,只需在运算式最后加上分号(;)即可,如下例:y = sin(10)*exp(-0.3*4^2);若要显示变数y 的值,直接键入y 即可:>>y y =-0.0045.9.1.4 常用计算三角函数值函数在MATLAB 环境下,计算三角函数的一个值或一组值非常方便,只要给定自变量的数据并知道函数名就可以计算出对应函数值.常用的三角函数和反三角函数见表1-1表1-1 常用三角函数函数 名称 函数 名称sin(x) 正弦函数 asin(x) 反正弦函数; cos(x) 余弦函数 acos(x) 反余弦函数; tan(x) 正切函数 atan(x) 反正切函数.通常MATLAB 自变量采用弧度制,例如计算正弦函数在o45(即4)处的值,只须在MATLAB 环境下键入 sin(pi/4),计算机屏幕将显示出计算结果ans = 0.7071.如果需计算出正弦函数 ooo60sin ,45sin ,30sin 的值,可键入 x=[pi/6,pi/4,pi/3];sin(x) 计算机屏幕将显示计算结果ans = 0.5000 0.7071 0.8660.这说明MATLAB 可以同时计算出某一函数在多个点处的值,而且所用的 格式与数学书写格式几乎是完全一致的.9.1.5 基本数学函数除了三角函数和反三角函数以外,MATLAB 的内部函数还包括基本初等函数在内的一些函数.这些函数的使用如同正弦函数一样,需要给定自变量数据,然后键入函数名、括号、自变量名并回车,便可得对应的函数值数据.表1-2中列出了部分数学函数. 表1-2 常用基本函数函数 名称 函数 名称 abs(x) 绝对值; max(x) 最大值;min(x) 最小值; sum(x) 元素的总和; sqrt(x) 开平方; exp(x) 以e 为底的指数;log(x) 自然对数; log10(x) 以10为底的对数; sign(x) 符号函数; fix(x) 取整.9.2 用plot 命令绘平面图形plot 是绘制出函数的图形。
MatLab 软件简介(Version 6.5)A.1 概述MatLab (Matrix Laboratory )是矩阵实验室的意思,既是一种语言,又是一个编程环境。
MatLab 是数学计算的强有力工具,是一种用于工程计算的高性能语言,它以矩阵作为数据操作的基本单位,在数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面有着重要的应用。
A.1.1 MatLab 的特点其特点体现在以下几个方面: ◆ 编程效率高 ◆ 用户使用方便 ◆ 扩充能力强 ◆ 语句简单◆ 高效方便的矩阵和数组运算 ◆ 方便的绘图功能 ◆ 开放的源程序A.1.2 MatLab 的构成MatLab 主要由5部分组成: ◆ MatLab 工作环境 ➢ 桌面 ➢ 命令窗口➢ 命令历史工作期 ➢ 帮助浏览器 ➢ 工作空间➢ M 文件和搜索路径窗口 ◆ MatLab 数学函数库➢ 基本函数:如,sum,sin ,cos 等➢ 复杂函数:如,求矩阵特征值、特征向量、求逆、bessel 函数,fourier 变换 ◆ MatLab 语言➢ 以矩阵和向量为基本数据单位➢ 有控制流程语句、函数、数据结构、输入/输出语句等 ➢ 面向对象 ◆ 句柄图形句柄图形是MatLab 的图形系统,包括:➢ 高层次绘图命令➢低层次绘图命令A.1.3 MatLab 的运行方式(1) 命令行运行方式,格式:变量=表达式 或 表达式 例如在命令窗口输入:a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] 结果为: 二维和三维数据的可视化命令 图像处理命令 动画制作修改图形局部的命令 编制完整图形界面的命令1 2 34 5 67 8 9(2)M文件运行方式,如M文件名为abcd.m 则在命令窗口输入abcd回车即得运行结果。
帮助系统如何进入帮助系统方法一:利用任一窗口“Help”菜单。
方法二:利用发射台窗口。
帮助命令:help 函数名help sqrtA.2 数值运算A.2.1 变量◆规则:✧变量和常量的标识符最长允许31个字符✧函数与文件名通常不超过8个字符(受文件管理器的限制)✧字符可以是英文字母、阿拉伯数字和下划线,标识符中第一个必须是英文字母✧变量区分大小写:Cost与cost变量是不同的◆特殊变量名ans pi eps(系统浮点精确度)inf NaN i或j realmax realminnargin (函数的输入参数个数),nargout(函数的输出参数个数)A.2.2 矩阵与数组的创建与运算1.数组是程序设计语言中用到的一种数据结构,不是数学概念。