MATLAB程序设计基础与应用

Matlab编程基础及应⽤-四川⼤学课件第三章基本数值计算
第⼀节数据的类型
1.变量
2.常量
3.字符变量
第⼆节矩阵构造及运算1.矩阵（matrix）的构造
（1）矩阵的建⽴
exno10：
exno10t：
（2）向量
（3）向量的点积与叉积
2.矩阵的加减乘除
3.对矩阵的操作
（1）对矩阵元素的操作
（2）对矩阵A的部分操作
（3）对矩阵A进⾏分析
4.矩阵的数组运算
练习3-3
：
若x= 0 : 0.1 : 2 plot(x, y)
5.矩阵元素的关系运算与逻辑运算
6.矩阵的多维数组形式
（1）数组的维
（2）多维数组的构成
a是3x3x2矩阵
c是3x3x3矩阵7.多项式及其运算式（1）多项式的创建
（2）多项式的引⽤polyval
（3）多项式运算的函数
（4）函数的多项式拟合
：
第四章符号运算
符号运算是数学计算的重要内容，特点是不带来计算误差，希望认真掌握本章内容。

第⼀节符号变量的创建
第⼆节符号函数的运算
1.函数求极限
第3句返回值：
exno18t：
a = 2/3 其中2/3是符号不是数字
2.微分与积分的运算
y1 =
y1,y2是两个变量
y(1),y(2)是y的两个元素
3.梯度函数gradient
注意：除了边界点是相邻作差，其他点应间隔⼀点作差再除以两倍相邻距离）。

matlab程序设计与应用Matlab是一款高效能的编程语言，具有高品质的计算和分析功能，近十多年来被广泛应用在工程计算、科学研究、商业分析、金融模拟和教育工作等多个领域。

它拥有一系列强大的算法编写功能，可以实现非线性矩阵求解、信号处理、图像处理、生物医学信号处理等功能。

本文将介绍Matlab程序设计与应用，以及它在工程计算、科学研究、商业分析等领域的应用和示例。

一、Matlab程序设计Matlab是一种操作方便的高级编程语言，立足于原始编码，它建立在C及FORTRAN之上，而且它的高级结构使得设计程序不必写成复杂的程序框架，而可以把主要精力放在要实现的功能上。

Matlab在程序设计方面支持面向对象编程（Object-oriented programming，OOP）方式，可以实现结构化的程序设计，把大量的程序按照模块和函数来管理，方便调用和重用，并可以利用Matlab的类和类的方法来实现程序的重用和拓展。

二、Matlab在工程计算领域的应用Matlab在工程计算领域的应用如下：（1）Matlab可以用于科学计算，如：数值分析、科学计算、多元函数拟合、图像处理以及信号处理等。

（2）Matlab可以用于设计和调试电子电路，如：数字电路、模拟电路、射频电路、功率电路以及控制电路等。

（3）Matlab可以用于控制系统分析，如：数模转换、频响函数以及过程控制等。

（4）Matlab可以用于机械结构设计，如：机械结构分析、运动学以及动力学等。

三、Matlab在科学研究和商业分析领域的应用Matlab在科学研究和商业分析领域的应用如下：（1）Matlab可以用于统计学研究，如：概率统计、偏差分析、多元分析以及非参数分析等。

（2）Matlab可以用于数据挖掘，如：决策树分类、聚类分析以及因子分析等。

（3）Matlab可以用于仿真研究，如：求解方程、模拟实验以及模型预测等。

（4）Matlab可以用于商业分析，如：市场调研、销售预测以及风险评估等。

MATLAB程序设计与应用第三版教学设计简介本教学设计旨在通过使用MATLAB软件，教导学生如何进行程序设计、编码和应用。

本文将对使用MATLAB进行程序设计和应用的基本理论和实践方法进行阐述，并提供适合初学者和高级用户的范例。

教材选择本教学设计使用MATLAB程序设计与应用第三版教材作为主要教材。

该教材全面介绍了MATLAB的基础知识，包括向量、矩阵、图形和文件输入输出等内容，同时具有特别的实际应用研究类技术实例，使学习过程更加具有挑战性。

教学方法课堂讲授在课堂上，我们将讲解有关MATLAB的基本理论、概念和语言规范。

我们的教学方式主要是基于问题解决的策略，即通过回答一些有关MATLAB的问题来让学生了解该软件的基本概念和功能。

实验课实验课是本教学设计的重要组成部分。

在实验课上，学生将会得到亲身体验MATLAB的机会，并掌握该软件的基本应用工具和技巧。

练习课练习课的主要目的是激发学生的主动性，帮助他们独立完成MATLAB的编程任务。

在练习课上，我们将给出一些有关基本MATLAB编程的问题，并鼓励学生独立解决问题。

课程安排下面是MATLAB程序设计与应用课程的章节安排：第一章：MATLAB软件入门在本章节中，我们将介绍MATLAB的安装和使用方法，学习如何创建变量、向量和矩阵。

第二章：MATLAB基本命令该章节主要介绍了MATLAB的基础命令，例如算术计算符、逻辑判断命令、循环和条件语句等。

第三章：MATLAB图形在第三章节中，我们将介绍如何使用MATLAB进行图形绘制和可视化分析。

第四章：MATLAB函数该章节将深入探讨MATLAB函数的编写和应用。

第五章：MATLAB数组运算该章节将讨论MATLAB的数组运算，如矩阵乘法、转置，以及向量操作。

第六章：MATLAB文件输入输出在第六章节中，我们将介绍MATLAB的文件输入和输出，这对于进行大量数据分析非常重要。

第七章：MATLAB工具箱该章节将介绍MATLAB的不同工具箱，这些工具箱能增强MATLAB的功能。

MATLAB程序设计及应用实例MATLAB（Matrix Laboratory）是一种用于算法开发、数据分析、可视化和数值计算的高级技术计算语言和环境。

它的强大功能和灵活性使其成为各个领域研究和工程实践中广泛使用的工具。

下面将介绍几个MATLAB程序设计及应用的实例。

1.信号处理：MATLAB是信号处理的强大工具，它可以用于滤波、频谱分析、小波变换、分析和合成音频信号等。

例如，可以利用MATLAB进行语音信号的去噪处理，通过设计特定的滤波器来去除信号中的噪声成分，从而提取出清晰的语音信号。

2.图像处理：MATLAB可以进行图像的加载、处理和分析。

它提供了丰富的图像处理函数和工具箱，可以实现图像的滤波、二值化、边缘检测、图像增强等操作。

例如，可以使用MATLAB对医学图像进行分割，将感兴趣的区域提取出来，辅助医生进行病灶诊断。

3.控制系统设计：MATLAB是控制系统设计的有效工具。

它提供了丰富的控制系统分析和设计函数，可以进行系统建模、模拟和优化。

例如，可以使用MATLAB进行PID控制器的参数调整，通过对系统建模和后续仿真，优化PID控制器的参数，提高控制系统的性能和稳定性。

4.机器学习：MATLAB提供了强大的机器学习和深度学习工具箱，可以进行数据预处理、特征提取、模型训练和评估等操作。

例如，可以利用MATLAB进行图像分类，通过构建深度卷积神经网络模型，将输入的图像进行分类和识别。

5.数值计算：MATLAB对线性代数、数值优化和统计分析等有着强大的支持。

它提供的优化和求解函数可以解决复杂的线性和非线性优化问题，例如最小二乘拟合和参数估计等。

此外，MATLAB还拥有强大的统计分析工具，可以进行假设检验、数据拟合、方差分析等统计分析操作。

6.仿真模拟：MATLAB可以进行动态系统的建模和仿真，通过搭建系统方程和初始条件，可以对系统的动态响应进行模拟。

例如，在电力系统中，可以使用MATLAB进行电力系统稳定性分析，对电力系统的动态响应进行跟踪和分析。

matlab程序设计与应用课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够掌握MATLAB的基本语法和程序设计结构，理解常见的数据类型和操作；2. 学生能够运用MATLAB进行基本的数学运算、矩阵操作和数据可视化；3. 学生能够运用MATLAB解决高中数学和物理中的实际问题，如求解线性方程组、计算微积分和绘制函数图像等。

技能目标：1. 学生能够独立编写MATLAB程序，具备调试和优化程序的能力；2. 学生能够运用MATLAB进行数据分析和处理，解决实际问题；3. 学生能够通过MATLAB程序设计，培养编程思维和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到MATLAB在科学计算和工程应用中的重要作用，激发对科学研究的兴趣；2. 学生在课程学习中，培养团队合作意识和探究精神，形成积极向上的学习态度；3. 学生通过解决实际问题，增强自信心，培养勇于克服困难的品质。

课程性质：本课程为高中信息技术选修课程，以实践为主，注重培养学生的编程能力和解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的数学基础和逻辑思维能力，对编程和计算机应用有一定的兴趣。

教学要求：教师应结合课本内容，采用案例教学和任务驱动法，引导学生主动探索和实践，注重培养学生的动手能力和创新精神。

同时，分解课程目标为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. MATLAB基础知识- MATLAB简介与安装- 界面与基本操作- 数据类型与变量- 运算符与基本数学运算2. MATLAB编程基础- 程序结构- 选择结构- 循环结构- 函数与脚本3. MATLAB数据可视化- 二维图形绘制- 三维图形绘制- 图形修饰与动画制作4. MATLAB数学应用- 线性代数- 微积分- 方程求解- 优化问题5. MATLAB实际应用案例- 物理运动轨迹模拟- 数学建模与数据分析- 控制系统设计与仿真教学内容安排与进度：第一周：MATLAB基础知识第二周：MATLAB编程基础第三周：MATLAB数据可视化第四周：MATLAB数学应用第五周：MATLAB实际应用案例本教学内容根据课程目标和教材章节进行组织，注重理论与实践相结合，引导学生逐步掌握MATLAB程序设计与应用。

matlab程序设计与应用第3版pdf版引言概述：《MATLAB程序设计与应用第3版》是一本经典的MATLAB编程教材，它提供了广泛的知识和技巧，帮助读者掌握MATLAB的应用。

本文将从五个大点出发，详细阐述该书的内容，包括基础知识、数据处理、图形绘制、符号计算和应用实例。

正文内容：1. 基础知识1.1 MATLAB环境介绍：介绍MATLAB的工作环境和基本操作，包括命令窗口、编辑器、变量和函数的定义等。

1.2 数据类型和运算：详细介绍MATLAB中的数据类型，如标量、向量、矩阵和结构体等，以及常用的运算符和函数。

1.3 控制流程：讲解MATLAB中的条件语句、循环语句和函数的定义与调用，帮助读者掌握程序的流程控制。

1.4 文件与数据的输入输出：介绍如何读写文件和处理各种数据格式，如文本文件、Excel文件和图像文件等。

1.5 调试与性能优化：提供调试MATLAB程序的技巧和方法，并介绍如何优化程序的性能，提高代码的运行效率。

2. 数据处理2.1 数据导入与清洗：介绍如何导入外部数据，并对数据进行清洗和预处理，包括数据类型转换、缺失值处理和异常值检测等。

2.2 数据可视化：讲解如何使用MATLAB的绘图函数绘制各种类型的图表，如折线图、散点图、柱状图和饼图等，以及如何添加标签和注释。

2.3 数据分析与统计：介绍常用的数据分析和统计方法，如描述统计、假设检验、回归分析和聚类分析等，以及MATLAB中相应的函数和工具箱的使用。

2.4 信号处理：介绍信号处理的基本概念和方法，包括时域分析、频域分析和滤波器设计等，以及MATLAB中相关的函数和工具箱。

2.5 机器学习与数据挖掘：简要介绍机器学习和数据挖掘的基本原理和方法，并介绍MATLAB中的机器学习工具箱和数据挖掘工具箱的使用。

3. 图形绘制3.1 2D图形绘制：详细介绍绘制2D图形的方法和技巧，包括曲线绘制、图形样式设置和图形的保存等。

3.2 3D图形绘制：讲解如何绘制3D图形，包括曲面图、散点图和体积图等，以及如何设置视角和光照效果。

MATLAB程序设计基础MATLAB是一款由MathWorks公司开发的科学计算与数据可视化软件，广泛应用于工程学、数学、物理学、生物学以及金融等领域。

本文将介绍MATLAB的程序设计基础，包括变量和数据类型、运算符、控制流和函数等重要概念。

一、变量和数据类型在MATLAB中，变量是用来存储和处理数据的容器。

变量可以是不同的数据类型，包括整数、浮点数、字符、逻辑值等。

我们可以使用等号将数值或表达式赋给一个变量。

例如，可以将整数10赋给变量x：x=10;在MATLAB中，数据类型是动态的，这意味着变量的数据类型可以根据上下文自动更改。

例如，如果将浮点数赋给变量x，其数据类型将从整数变为浮点数。

二、运算符MATLAB提供了各种运算符用于数据处理和计算。

常用的数学运算符包括加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）等。

此外，它还提供了幂运算符（^）和取余运算符（mod）等。

运算符在MATLAB中与其他高级编程语言相似。

三、控制流在程序设计中，控制流用于确定程序执行的顺序。

MATLAB中有三种主要的控制流结构：顺序结构、条件结构和循环结构。

顺序结构是指按照编写顺序从上至下执行代码的方式。

条件结构是根据条件的真假来决定程序的执行路径。

在MATLAB中，常用的条件结构有if语句和switch语句。

例如，可以使用if语句判断一个数是否为正数：if x > 0disp('x is positive');elseif x < 0disp('x is negative');elsedisp('x is zero');end循环结构是重复执行一段代码直到满足特定条件为止。

在MATLAB中，常用的循环结构有for循环和while循环。

例如，可以使用for循环输出1到10之间的所有整数：for i = 1:10disp(i);end四、函数在MATLAB中，函数是一段执行特定任务并返回结果的代码。

《MATLAB程序设计与应用》教学大纲一、课程介绍1.课程名称：MATLAB程序设计与应用2.适用对象：计算机科学与技术、软件工程、自动化等专业的本科生3.课程学分：3学分4.课程时长：36学时二、课程目标1.掌握MATLAB环境的基本操作和界面布局；2.理解MATLAB程序的基本语法和编程思想；3.能够利用MATLAB解决实际问题，并进行数据可视化；4.了解MATLAB在科学计算、图像处理、信号处理等领域的应用。

三、教学内容和安排1.第一讲：MATLAB入门-MATLAB环境介绍和基本操作；-MATLAB界面布局和常用工具；-MATLAB变量和数据类型。

2.第二讲：MATLAB基本算法-MATLAB算术运算和逻辑运算；-MATLAB矩阵和向量的操作；-MATLAB函数和脚本文件的编写。

3.第三讲：MATLAB流程控制-MATLAB条件语句和循环语句；-MATLAB函数和脚本文件的调用；-MATLAB调试和错误处理。

4.第四讲：MATLAB数据处理-MATLAB数据输入和输出；-MATLAB数据结构和文件操作；-MATLAB数据预处理和清洗。

5.第五讲：MATLAB数据可视化-MATLAB绘图命令和参数调整；-MATLAB二维和三维图像的绘制；-MATLAB图像保存和发布。

6.第六讲：MATLAB科学计算-MATLAB基本数值计算函数；-MATLAB数值积分和微分；-MATLAB符号计算和矩阵运算。

7.第七讲：MATLAB图像处理-MATLAB图像读取和显示；-MATLAB图像增强和滤波；-MATLAB图像分割和识别。

8.第八讲：MATLAB信号处理-MATLAB信号生成和频谱分析；-MATLAB滤波器设计和滤波；-MATLAB音频处理和语音识别。

9.第九讲：MATLAB应用拓展-MATLAB工具箱和函数库的使用；-MATLAB应用案例分析；-MATLAB与其他编程语言的集成。

四、教学方法和评价方式1.教学方法-讲述理论知识，引导学生动手实践；-组织实例演示和案例讨论；-提供课后练习和编程作业。

Matlab课后实验题答案实验一 MATLAB运算基础1. 先求下列表达式的值，然后显示MATLAB工作空间的使用情况并保存全部变量。

(1）0 122sin851ze =+(2）21ln(2z x=，其中2120.455ix+⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦(3）0.30.330.3sin(0.3)ln, 3.0, 2.9,,2.9,3.0 22a ae e az a a--+=++=--（4)2242011122123t tz t tt t t⎧≤<⎪=-≤<⎨⎪-+≤<⎩，其中t=0:0.5：2.52. 已知：1234413134787,2033657327A B --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦求下列表达式的值:(1) A+6＊B 和A —B+I(其中I 为单位矩阵） （2） A*B 和A.＊B （3） A^3和A.^3 (4） A/B 及B\A（5） ［A,B ］和［A （[1,3］，:);B^2] 解：3. 设有矩阵A 和B123453166789101769,111213141502341617181920970212223242541311A B ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（1) 求它们的乘积C 。

(2） 将矩阵C 的右下角3×2子矩阵赋给D 。

(3) 查看MATLAB 工作空间的使用情况。

4. 完成下列操作：（1） 求[100，999]之间能被21整除的数的个数。

（2) 建立一个字符串向量，删除其中的大写字母。

解:(1） 结果:（2）.建立一个字符串向量 例如： ch='ABC123d4e56Fg9';则要求结果是：实验二 MATLAB 矩阵分析与处理1。

设有分块矩阵33322322E R A O S ⨯⨯⨯⨯⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，其中E 、R 、O 、S 分别为单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角阵，试通过数值计算验证22E R RS A OS +⎡⎤=⎢⎥⎣⎦。

matlab基础及其应用MATLAB基础及其应用摘要：MATLAB是一种强大的计算机程序设计语言，可以使用它来进行简单的程序编写，绘图，数学建模，数据分析，科学计算等，广泛应用于工程，科研，教育等领域。

本文讲述了MATLAB的基础知识，并以实际的例子说明了MATLAB的应用领域，如：信号处理、电子信号仿真、计算物理、人工智能等。

关键词：MATLAB；计算机程序；信号处理；仿真MATLAB基础及其应用一、MATLAB简介MATLAB（Matrix Laboratory）是由美国MathWorks公司出版的商业数值计算软件，是一个用于算法开发、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，它拥有完善的算法库和强大的图形绘制工具，主要被用于科学计算。

MATLAB提供了一个强大的编程接口，可以用于代码编写，程序测试、程序调试，解决大量的复杂科学计算问题。

二、MATLAB方面1、变量MATLAB提供了丰富的变量，包括标量（单个数值）、矢量（一维数组）、矩阵（二维数组）、多维数组（三维及以上数组）。

MATLAB的变量不需要预定义，该变量在程序中第一次使用时就被自动创建。

2、输入输出MATLAB有丰富的输入输出指令，可以使用输入指令（input）输入数据，使用输出指令（disp）输出结果，也可以使用文件输入输出指令（load，save）进行文件的读写操作。

3、语法MATLAB的语法与传统的程序设计语言大致相同，它也是一种基于程序流程控制的程序设计语言。

MATLAB的语法也有一些特殊之处，如：数组元素的下标从1开始，加号（+）表示数学上的加法，减号（-）表示数学上的减法，乘号（*）表示数学上的乘法，除号（/）表示数学上的除法。

三、MATLAB的应用1、信号处理MATLAB作为一种多功能的计算机语言，常常用于信号处理，如：正弦波分析，信号采集，声音处理，图像处理等。

2、电子信号仿真MATLAB也常用于电子信号仿真，电路模拟，信号发生器模拟等，可以使用MATLAB来设计复杂的电子电路，例如：数字逻辑电路、滤波器、时钟电路等，并进行仿真。

matlab程序设计与应用Matlab程序设计与应用是一门关于使用Matlab工具进行程序设计和应用的课程。

Matlab是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的缩写，是由MathWorks公司开发的一款多平台的数字计算系统，提供了一种强大的编程语言、丰富的函数库、方法以及其他许多功能，可以用来解决各种复杂的数学和科学问题。

Matlab程序设计与应用的目标是使学生能够有效地利用Matlab编程语言和函数库，解决实际问题。

学生将学习如何使用Matlab编程语言来编写程序，并通过编写程序来解决实际问题。

课程将重点介绍Matlab中常用的编程语言和函数库，包括矩阵和数组操作、控制流程、图形显示、文件操作、数据处理和数值求解等。

课程的重点在于教学学生如何使用Matlab来解决实际问题。

学生将学习如何使用Matlab语言进行程序设计，解决实际问题，并利用Matlab函数库和技术来改进程序性能。

学生还将学习如何使用Matlab实现复杂的数学和科学问题，包括微分方程、常微分方程、积分方程、概率论和统计学等。

此外，该课程还将讨论如何利用Matlab的强大功能进行应用，如用于信号处理、图像处理、金融工程、机器学习、模式识别等。

学生将学习如何使用Matlab进行数据分析、图像处理、信号处理、金融工程等，并结合实际应用情况，学习如何利用Matlab技术来提升系统性能、提高计算效率、提高精确度等。

总之，Matlab程序设计与应用是一门让学生学习如何使用Matlab编程语言和函数库，有效解决实际问题，进行定制开发和应用的课程。

学完这门课，学生将具备使用Matlab进行程序设计和应用的能力，能够更好地运用Matlab技术解决各种复杂的数学和科学问题，为社会发展做出贡献。

matlab简介及其基础应用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 MATLAB 和 Simulink 两大部分。

它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如 C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB 的基本应用包括：1. 数值计算和符号计算：MATLAB 可以进行各种数学运算，如矩阵乘法、求导、积分等。

它还支持符号计算，可以对符号表达式进行化简、求值等操作。

2. 数据可视化：MATLAB 提供了丰富的绘图函数，可以绘制各种类型的图形，如线图、散点图、柱状图等。

它还支持三维图形的绘制。

3. 数据分析：MATLAB 可以进行数据分析，如统计分析、回归分析、聚类分析等。

它还提供了一些数据处理工具，如滤波、平滑等。

4. 编程和脚本：MATLAB 是一种编程语言，可以编写脚本和函数来执行复杂的任务。

它还支持面向对象编程。

5. 控制系统设计：MATLAB 提供了一些工具用于控制系统的设计和分析，如根轨迹、波特图等。

6. 信号处理：MATLAB 可以进行信号处理，如滤波、频谱分析等。

7. 图像处理：MATLAB 提供了一些图像处理工具，如图像增强、图像去噪等。

8. 金融计算：MATLAB 可以进行金融计算，如期权定价、风险分析等。

MATLAB 是一种功能强大的数学计算和可视化工具，广泛应用于科学、工程、金融等领域。