MATLAB使用教程.docx

1、MATLAB使用教程目录第1章 MATLAB概述 11.1 熟悉MATLAB开发环境 11.2 使用Notebook 21.3 使用MATLAB的帮助 31.4 自我练习 3第2章 MATLAB基本运算 42.1 向量的运算 42.2 矩阵和数组的运算 42.3 字符串和日期型数组的操作 52.4 多项式的运算 62.5 元胞数组和结构体 62.6 自我练习 7第3章 数据的可视化 83.1 绘制二维曲线并标注文字 83.2 在同一窗口中绘制多条曲线 83.3 绘制特殊图形 93.4 绘制三维图形 103.5 自我练习 11第4章 符号运算 124.1 符号表达式的创建和算术运算 124.2

2、符号表达式的运算 124.3 符号表达式的微积分和积分变换 134.4 符号方程的求解 144.5自我练习 14第5章 程序设计和M文件 155.1 使用函数调用并调试程序 155.2 使用M脚本和M函数文件 155.3 使用函数句柄和匿名函数进行数值分析 175.4 自我练习 17第1章 MATLAB概述1.1 熟悉MATLAB开发环境1.MATLAB的启动单击Windows的开始菜单，选择“程序”“MATLAB”“R2006b”“MATLAB R2006b”单击桌面上的MATLAB快捷方式图标2.MATLAB的窗口布局使命令窗口独立：选择菜单“Desktop”“Undock Command

3、 Window”单击“Command Window”右上角的展开按钮单击还原按钮可使命令窗口恢复到原位置创建不同的新文件3.使用命令窗口a=1 2;3 4,b=1/3,c=a*b,d=hello,e=d+1 a = 1 2 3 4b = 0.3333c = 0.3333 0.6667 1.0000 1.3333d = helloe = 105 102 109 109 112 (1)使用标点符号来修改命令行添加注释c=a+b %c为矩阵a+b的和 c = 1.3333 2.3333 3.3333 4.3333 ；不显示计算结果a=1 2;3 4; 续行d=hell.o ? Error: A MA

4、TLAB string constant is not terminated properly. ，用作数组元素的分隔a=1 2;3 4 a = 1 2 3 4 (2)使用操作键：向前调回已输入过的命令；：向后调回已输入过的命令；Esc：清除当前行的全部内容。(3)使用format设置数值的显示格式format long：显示15位长格式format long;c c = 0.333333333333333 0.666666666666667 1.000000000000000 1.333333333333333 format rat：显示近似有理式格式format rat;c c = 1/3

5、 2/3 1 4/3 (4)设置命令窗口的外观选择“File”“Preference”选择对话框左栏的“Fonts”，将字体设置为宋体单击对话框左栏的“Command Window”，设置“Numeric Format”栏为“format short”和“Numeric display”为“compact”(5)使用控制命令clc 清空命令窗口的显示内容beep %发出beep的声音 4.历史命令窗口创建M文件：在历史命令窗口中选择前5行命令，单击鼠标右键出现快捷菜单“Create M-File”，则出现M文件编辑/调试器窗口，窗口中已有所选择的命令行，在文件中添加前两行注释：sy1_1%基本

6、操作保存该文件名为“sy1_1.m”创建快捷方式：选择两行命令format long;c单击鼠标右键出现快捷菜单选择“Create Shortcut”，则会出现“Shortcut Editor”对话框。在“Label”框中输入快捷方式的名称，单击Save按钮。5.工作空间窗口创建新变量：单击工作空间窗口工具栏的新建变量按钮，或选择菜单“File”“New”“Variable”保存变量：在工作空间中选择需要保存的变量名，然后单击保存按钮，出现“Save to MAT-File”对话框，保存为MAT文件“sy1_1.mat”使用“who”和“whos”命令查看各变量使用“clear”命令删除变量b

7、使用菜单“View”“Choose columns”“Mean”查看a各列的平均值6.M文件编辑/调试器窗口创建空白M文件：单击新建图标或选择菜单“File”“New”“M-file”创建单元：选择菜单“Cell”“Enabled Cell Mode”，出现单元工具栏，使用“”创建单元。单击Ctrl+Enter可以运行光标所在单元。7.当前目录浏览器窗口打开文件：在当前目录浏览器窗口右击文件“sy1_1.m”，选择“Open”运行M文件：用鼠标右击“sy1_1.m”文件，在快捷菜单中选择“Run”查找文件：单击查找按钮，出现查找文件对话框将文件夹以图示显示使用what，dir，which命令查

8、看当前目录信息使用type命令查看“sy1_1.m”文件的内容8.修改搜索路径单击菜单“File”“Set Path”，打开设置路径对话框9.数组编辑器窗口编辑变量：双击打开变量a，在图中添加第一行第三列为6，则第二行第三列自动添0数据绘图：方法一：使用菜单，在工作空间浏览器窗口和数组编辑器窗口中都可以选择“Graphics”菜单，在下拉菜单中选择“Plot all Columns”。方法二：使用工具栏，选择工具栏中的绘图按钮，在选项中选择要绘制的曲线类型。1.2 使用Notebook1.安装Notebooknotebook setup2.在Word中显示MATLAB命令定义输入单元：选择1、

9、2行命令，然后选择菜单“Notebook”“Define Input Cell”定义输入单元；选择后3行命令，选择菜单“Notebook”“Evaluate Cell”，直接定义输入单元并运行显示输出单元。a=1 2;3 4,b=1/3,c=a*b,d=hello,e=d+1 a = 1 2 3 4 b = 1/3 c = 1/3 2/3 1 4/3 d = helloe = 105 102 109 109 112 定义输入单元组：选择两个输入单元后，选择菜单“Notebook”“Group Cells”，就将两个输入单元组成单元组。1.3 使用MATLAB的帮助1.使用帮助命令helphel

10、p sinlookfor sin2.使用帮助导航/浏览器窗口通过“Contents选项”通过“Index”面板查找通过“Search”面板查找3.使用Demosdemo matlab graphics 1.4 自我练习1)在命令窗口中输入以下命令并使用who和whos命令查看变量信息，在数组编辑器窗口中查看变量内容，并用format将x和y显示为指数形式。x=0:2:10,y=sqrt(x) x = 0 2 4 6 8 10 y = 0 1393/985 2 2158/881 3363/1189 721/228 2)在命令窗口中输入以下命令，将两个变量保存到exe1.mat文件中，并将两行命令

11、保存为exe1.m文件，使用which命令查看文件信息，将exe1.m文件设置到搜索路径后，在命令窗口中运行exe1文件。a=1 2;3 4,b=1 1;2 2 a = 1 2 3 4 b = 1 1 2 2 第2章 MATLAB基本运算2.1 向量的运算1.行向量的创建t1=0:10;t2=linspace(0,20,21); 2.行向量的计算format short;ft1=20*exp(-0.5*t1).*sin(2*t1) ft1 = 0 11.0303 -5.5682 -1.2469 2.6779 -0.8931 -0.5343 0.5983 -0.1055 -0.1669 0.12

12、30 3.关系运算ff=ft10,ft=ft1.*ff ff = 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1ft = 0 11.0303 0 0 2.6779 0 0 0.5983 0 0 0.1230 4.逻辑运算tt=(t1=2*pi)&(t1=3*pi),ft=ft1.*tt tt = 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0ft = 0 11.0303 -5.5682 -1.2469 0 0 0 0.5983 -0.1055 -0.1669 0 2.2 矩阵和数组的运算1.创建矩阵a=magic(4),b=eye(3) a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12

13、 4 14 15 1b = 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2.生成子矩阵块c=a(1:3,1:3),c=a(1:3;5:7;9:11)l1=logical(1 1 1);l2=logical(1 1 1);a(l1,l2) c = 16 2 3 5 11 10 9 7 6c = 16 2 3 5 11 10 9 7 6ans = 16 2 3 5 11 10 9 7 6 3.矩阵的函数运算det(a),rot90(b),inv(c),inv(b),max(a) ans = 0ans = 0 0 1 0 1 0 1 0 0ans = 0.0294 -0.0662 0.0956 -0.441

14、2 -0.5074 1.0662 0.4706 0.6912 -1.2206ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1ans = 16 14 15 13 4.矩阵和数组的算术运算b*c,b.*c,b/c,b./c,c2,c.2,exp(b),expm(b) ans = 16 2 3 5 11 10 9 7 6ans = 16 0 0 0 11 0 0 0 6ans = 0.0294 -0.0662 0.0956 -0.4412 -0.5074 1.0662 0.4706 0.6912 -1.2206ans = 0.0625 0 0 0 0.0909 0 0 0 0.1667ans = 29

15、3 75 86 225 201 185 233 137 133ans = 256 4 9 25 121 100 81 49 36ans = 2.7183 1.0000 1.0000 1.0000 2.7183 1.0000 1.0000 1.0000 2.7183ans = 2.7183 0 0 0 2.7183 0 0 0 2.7183 5.复数矩阵d=b+c*i,abs(d),d,d. d = 1.0000 +16.0000i 0 + 2.0000i 0 + 3.0000i 0 + 5.0000i 1.0000 +11.0000i 0 +10.0000i 0 + 9.0000i 0 + 7

16、.0000i 1.0000 + 6.0000ians = 16.0312 2.0000 3.0000 5.0000 11.0454 10.0000 9.0000 7.0000 6.0828ans = 1.0000 -16.0000i 0 - 5.0000i 0 - 9.0000i 0 - 2.0000i 1.0000 -11.0000i 0 - 7.0000i 0 - 3.0000i 0 -10.0000i 1.0000 - 6.0000ians = 1.0000 +16.0000i 0 + 5.0000i 0 + 9.0000i 0 + 2.0000i 1.0000 +11.0000i 0

17、+ 7.0000i 0 + 3.0000i 0 +10.0000i 1.0000 + 6.0000i 2.3 字符串和日期型数组的操作1.字符串合并s1=s2,s2=s+1,ss=strcat(s1,+,s2) s1 =s2s2 =s+1ss =s2+s+1 2.执行字符串s=5,eval(ss) s = 5ans = 31 3.将字符串逆序排列s2=hello;n=length(s2),ss2=s2(n),s2(n-1),s2(n-2),s2(n-3),s2(n-4) n = 5ss2 =olleh 4.字符串与数值的转换abs(s2) ans = 104 101 108 108 111 5

18、.将日期以不同格式显示d=datestr(5/1/2007),d1=datenum(d),p=This year is ,num2str(year(d) d =01-May-2007d1 = 733163p =This year is 2007 2.4 多项式的运算1.计算多项式的乘积p1=1 1;p2=1 4 5;p=conv(p1,p2) p = 1 5 9 5 2.计算多项式的根并进行部分分式展开pp=roots(p2),rr,pr,kr=residue(p1,p2) pp = -2.0000 + 1.0000i -2.0000 - 1.0000irr = 0.5000 + 0.5000

19、i 0.5000 - 0.5000ipr = -2.0000 + 1.0000i -2.0000 - 1.0000ikr = 3.计算多项式的微分pd=polyder(p),polyval(p,3) pd = 3 10 9ans = 104 4.多项式的拟合G=1 -5 -17 129 -180;x=0:20;y=polyval(G,x);y0=0.1*randn(1,21);y1=y+y0,G1=polyfit(x,y1,4) y1 = 1.0e+005 *-0.0018 -0.0007 -0.0001 -0.0000 0.0000 0.0004 0.0020 0.0058 0.0130 0

20、.0252 0.0441 0.0717 0.1102 0.1620 0.2299 0.3168 0.4259 0.5606 0.7245 0.9216 1.1560G1 = 1.0000 -4.9997 -17.0030 129.0151 -180.0143 5.多项式的插值s=interp1(x,y,5.5),s1=interp1(x,y1,5.5) s = 119s1 = 118.9830 2.5 元胞数组和结构体1.创建结构体student(1)=struct(name,John,Id,20030115,scores,85,96,74,82,68)student(2)=struct(na

21、me,Rose,Id,20030102,scores,95,93,84,72,88)student(3)=struct(name,Billy,Id,20030117,scores,72,83,78,80,83) student = 1x3 struct array with fields: name, Id, scoresstudent = 1x3 struct array with fields: name, Id, scoresstudent = 1x3 struct array with fields: name, Id, scores 2.显示结构体内容all_s=student(1)

22、.scores;student(2).scores;student(3).scoresaverage_s=mean(all_s) all_s = 85 96 74 82 68 95 93 84 72 88 72 83 78 80 83average_s = 84.0000 90.6667 78.6667 78.0000 79.6667 3.修改结构体元素内容student=setfield(student,2,scores,2,73)student(2).scores(2)=73student(2) student = 1x3 struct array with fields: name, I

23、d, scoresstudent = 1x3 struct array with fields: name, Id, scoresans = name: Rose Id: 20030102 scores: 95 73 84 72 88 4.将结构体转换为元胞数组student_cell=struct2cell(student) student_cell(:,:,1) = John,20030115,1x5 doublestudent_cell(:,:,2) = Rose, 20030102, 1x5 doublestudent_cell(:,:,3) = Billy, 20030117, 1x

24、5 double 5.创建元胞数组average=平均成绩,average_s average = 平均成绩 1x5 double average(1)=平均成绩 average = 平均成绩 1x5 double average(2)=average_s average = 平均成绩 1x5 double average1=平均成绩; average2=average_s average = 平均成绩 1x5 double 2.6 自我练习1)将实验2中的魔方阵a按照列降序排列，并计算其平均值。2)将实验3中的字符串s1=s2，s2=s+1进行比较，并将s1和s2构成一个矩阵，然后将该矩阵中

25、的字符s替换成x。3)根据实验4的p=(s+1)(s2+4s+5)，计算p(x)=0时的根，并计算p(x)除以(s+1)的结果。第3章 数据的可视化3.1 绘制二维曲线并标注文字1.使用plot函数绘制曲线t=0:0.1:10;y1=0.01*t.2;y2=exp(-t).*sin(2*t);plot(t,y1,r:)hold on;plot(t,y2,b-*);y2max=max(y2);plot(0,10,y2max,y2max) 2.设置坐标轴和分隔线grid on;axis(0,10,-1,1) 3.添加图形文字标注title(y_1=0.1t2和y_2=e-tsin(2t)曲线图)l

26、egend(y1,y2,4)annotation(textarrow,0.5,0.5,(2-y2max)/2+0.1,(2-y2max)/2,string,y2max) ans = 254.06454.使用鼠标获取图形中的数据x,y=ginput(1) x = 3.8754y = 0.2772 5.使用图形窗口添加曲线添加标注修改图形隐藏曲线添加子图使用“Tool”菜单3.2 在同一窗口中绘制多条曲线1.第一个子图绘制图形t=0:0.1:2*pi;subplot(311);plot(sin(t),cos(t);axis equal 2.第二个子图绘制复数数组的图形z=t+2*cos(t)*i;

27、subplot(3,1,2);plot(z,r:);axis(0 2*pi -2 2) 3.第三个子图绘制矩阵的图形subplot(3,1,3);x,y=meshgrid(t);z=sin(x).*cos(y);plot(t,z);axis image 4.保存图形文件3.3 绘制特殊图形1.使用极坐标绘制螺旋线figure(1);t=0:0.1:8*pi;polar(t,t) 2.绘制离散数据的火柴杆图figure(2);t=0:0.5:20;y=exp(-0.1*t).*sin(t);stem(t,y) 3.绘制向量的罗盘图figure(3);thera=0 pi/6 pi/4 pi/3

28、pi/2 pi pi*2/3;rho=1 10 5 15 20 25 15;z=rho.*exp(i*thera);compass(z) 4.使用绘图编辑工具栏3.4 绘制三维图形1.绘制三维饼形图x=1 2 3 1;xmax,n=max(x);explode=zeros(1,4);explode(n)=1;pie3(x,explode) 2.使用三维网线图绘制平面x=-5:0.5:5;y=0:0.5:4;X,Y=meshgrid(x,y);Z=5*ones(size(X);mesh(X,Y,Z);colormap(hot);colorbar 3.绘制三维表面图x=-4:4;X,Y=meshgrid(x);Z=5*X.2-Y.2;surfc(X,Y,Z);view(60,60) 4.使用图形窗口设置属性1)使用照相工具栏2)修改索引色图3.5 自我练习1)使用plot函数分别绘制矩阵A=1 2 3 4;1 0 1 0;1 2 2 3、A、A(:,2)和A(1,:)的数据图形。2)在同一图形窗口中绘制函数及其包络线图形，t的范围为02。3)绘制实验4中z=5x2-y2的三维曲线图。第4章 符号运算4.1 符号表达式的创建和算术运算1.创建符号常量和变量a=sym(1/3);b=sym(thera)