matlab软件.docx

1、matlab软件实验一 MATLAB简介【实验目的】1了解MATLAB的数值运算；2了解MATLAB的一些基本函数及命令；3学习、掌握MATLAB软件有关的命令。【实验准备】1.熟悉MATLAB MATLAB的首创是在数值代数领域颇有影响的Cleve Moler 博士，他在讲授线性代数课程时，深感高级语言编程的诸多不便之处，于是萌生了开发新的软件平台，即为MATLAB (MATrix LABoratory，矩阵实验室)，软件采用了当时流行的EISPACK（基于特征值计算的软件包）和LINPACK（线性代数软件包）中的子程序，利用FORTRAN语言编写而成。现今的MATLAB已全部采用C语言改写

2、，并使用户界面变得越来越好。由Moler博士等一批数学家和软件专家组建了MathWorks软件公司，专门从事MATLAB的扩展和改进。自1982年推出第一个版本以来，1992年推出了具有划时代意义的MATLAB V4.0，1993年推出了可用于IBM PC及其兼容机上的微机版，特别是与Windows配合使用，使MATLAB的应用得到了前所未有的发展。1.1 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

3、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。1.2 初识MATLAB启动MATLAB后，将进入MATLAB 6.5集成环境。MATLAB 6.5集成环境包括MATLAB主窗口、命令窗口(Command Window)、工作空间窗口(Workspace)、命令历史窗口(Comm

4、and History)、当前目录窗口(Current Directory)和启动平台窗口(Launch Pad)。MATLAB系统的退出要退出MATLAB系统，也有3种常见方法：(1) 在MATLAB主窗口File菜单中选择Exit MATLAB命令。(2) 在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令。(3) 单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。主窗口MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。在MATLAB 6.5主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、View、Web、Window和Help 6个菜单项。 (1) Fil

5、e菜单项：File菜单项实现有关文件的操作。(2) Edit菜单项：Edit菜单项用于命令窗口的编辑操作。(3) View菜单项：View菜单项用于设置MATLAB集成环境的显示方式。(4) Web菜单项：Web菜单项用于设置MATLAB的Web操作。(5) Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。(6) Help菜单项：Help菜单项用于提供帮助信息。 工具栏 MATLAB 6.5主窗口的工具栏共提供了10个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单

6、命令使用起来更快捷、方便。 命令窗口 命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。 MATLAB命令窗口中的“”为命令提示符，表示MATLAB正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如 p=15,m=35 p=15;m=35如果一个命令行很长，一个物理行之内写不下，可以在第一个物理行之后加上3个小黑点并按下回车键，然后接着下一个物理

7、行继续写命令的其他部分。3个小黑点称为续行符，即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。在MATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。命令历史记录窗口在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择Edit菜单中的Clear Command History命令。2基本数值运算在MATLAB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。例如计算(5*2+1.3-0.8)*10/25的值：用键盘在MATLAB指令窗中输入

8、以下内容 (5*2+1.3-0.8)*10/25 （2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。ans = 4.2000 MATLAB会将运算结果直接存入一变量ans，代表MATLAB运算后的答案 （Answer），并显示其数值于屏幕上。由上例可知，MATLAB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 （）。我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x如下： x = (5*2+1.3-0.8)*102/25 x = 42此时MATLAB会直接显示x的值。小提示：变量命名的规

9、则 1.第一个字母必须是英文字母且区分大小写 ；2.字母间不可留空格；3.最多只能有63个字母，MATLAB会忽略多余字母。变量也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算，例如： x = 1 3 5 2; %4维向量赋值给变量x y = 2*x+1 %上一行命令后面加“；”表示运行结果不显示y = 3 7 11 5当要查询变量的值时，只需在系统提示符号后直接输入该变量名即可, 如： x x = 1 3 5 2在上例中，MATLAB会忽略所有在百分比符号（%）之后的文字，因此百分比之后的文字均可视为注释，不会影响系统的运算结果。定义符号变量，用sym或syms，例如： syms a b %定义两个符

10、号变量a，b，两个变量之间用空格隔开 abans = ab定义字符串变量，例如： s=你好！ %定义字符串变量，输出（ ）中内容s =你好！以符号的形式输出表达式，用命令sym（），例如：x = sym(1 3 5 2) %向量以符号的形式输出x = 1, 3, 5, 2 在书写语句时，可以用逗号（，）或分号（；）隔开，区别仅在于屏幕显示的不同：用逗号隔开，屏幕会显示运算的结果，使用分号则不会。例如： x1=2,y1=3 %使用逗号，屏幕显示运算结果x1 = 2y1 = 3 x2=2;y2=3; %使用逗号，屏幕不会显示运算结果，（；）也表示语句结束MATLAB可在同时执行数个命令，只要以逗号

11、或分号将命令隔开。例如： x = sin(pi/3); y = x2; z = y*10, %在同一行输入多个命令z = 7.5000若一个数学运算是太长，可用三个句点将其延伸到下一行，如： z = 10*sin(pi/3)* . %换行sin(pi/3)z = 7.50003基本数学函数MATLAB常用的基本数学函数格式：函数（变量）。例如： x=-2; abs(x) % x的绝对值ans = 2几点注意：1.函数一定在等式的右边；2.每个函数对其变量的个数和格式都有一定的要求；例如：sin(x)与sind(x)对变量要求不同；3.函数允许嵌套。例如： sqrt(abs(sin(225*pi

12、/180)，即。4几个常用命令clear x：清除变量xclear all：清除所有变量help：用来查询已知命令的用法。例如matlab代码： help sin %显示关于sin函数的帮助运算结果为： SIN Sine. SIN(X) is the sine of the elements of X. See also asin, sind. Overloaded functions or methods (ones with the same name in other directories) help sym/sin.m Reference page in Help browser d

13、oc sinlookfor：用来寻找未知的命令。例如要寻找计算逆矩阵的命令，可键入lookfor inverse，MATLAB会列出所有和关键字inverse相关的指令。找到所需的命令后，即可用help进一步找出其用法。whos: 查看当前工作区内变量信息open *.m：打开m文件exit或quit：退出MATLABformat：输出结果位为小数format long: 输出结果为15位小数format rat：输出结果为有理数注：format命令仅仅影响数据在屏幕上的显示格式，不会影响系统内部的存储和运算精度。表1-1 基本算术运算符及特殊运算符符号符号用途说明+加 -减.数组乘法 详细说

14、明help arith矩阵相乘矩阵求幂.点幂左除 详细说明help slash/右除.点左除./点右除,作分隔用，如把矩阵元素、向量参数、函数参数、几个表达式分隔开来;(a)写在一个表达式后面时，运算后命令窗口中不显示表达式的计算结果(b)在创建矩阵的语句中指示一行元素的结束，例如m=x y z;i j k:(a)创建向量的表达式分隔符，如x=a:b:c(b)a(:,j)表示j列的所有行元素；a(i,:)表示i行的所有列元素；a(1:3,4)表示第四 列的第1行至第3行元素（）圆括号创建数组、向量、矩阵或字符串（字母型）创建单元矩阵(cell array)或结构(struct)%注释符,特别当

15、编写自定义函数文件时，紧跟function后的注释语句，在你使用help函数名时会显示出来。(a)定义字符串用(b)向量或矩阵的共轭转置符.一般转置符.表示MATLAB表达式继续到下一行，增强代码可读性赋值符号表1-2 一些特殊的变量与常量（预定义变量）变量名意义变量名意义ans缺省变量名，以应答最近一次操作运算结果i或j虚数单位i=j=pi圆周率inf表示无穷大realmax最大正实数realmin最小正实数表1-3 常用的数学函数函数意义函数意义sin(x)正弦asin(x)反正弦tan(x)正切atan(x)反正切sec(x)正割csc(x)余割exp(x)指数运算log(x)自然对数l

16、og2(x)以2为底的对数pow2(x)以2为底的指数abs(x)标量的绝对值或向量的长度sqrt(x)开平方imag(x)求复数的虚部real(x)求复数的实部conj(x)共轭复数gcd(x,y)求整数x,y的最大公约数sign(x)符号函数power(x,r)乘方运算expand(x)多项式展开solve(x)求解方程angle(x)以弧度为单位给出复数x的幅角表1-4 几种常用命令 命令用途说明sym定义符号变量syms定义多个符号变量clear 删除当前工作区内变量whos查看当前工作区内变量信息help查询已知命令的用法lookfor寻找未知的命令open 打开文件exit 退出M

17、ATLABquit 退出MATLABformat 输出结果位为小数format rat 输出结果为有理数【实验内容】例1-1：计算.相应的matlab代码及运算结果如下： format %结果一小数形式输出 sin(8+5*log2(4)/(abs(3-7)3) %输入表达式ans =0.2776例1-2：计算，以符号的形式输出.相应的matlab代码及运算结果如下： a=2*sym(sqrt(8)a = 4*2(1/2)或者： 2*sym(power(8,1/2) %power(8,1/2)进行开方元算ans = 4*2(1/2)【例】 用MATLAB计算能得到 2 吗？（1）a=-8;r=

18、a(1/3) r = 1.0000 + 1.7321i （2） sym(power(-8,1/3) ans = (1)+(sqrt(3)*i（3）构造p(r)= p=1,0,0, 8; R=roots(p); R =-2.0000 1.0000 + 1.7321i例1-3：已知计算.相应的matlab代码及运算结果如下： clear a=3+4*i;b=2-i;c=2*exp(i*pi/6); x=a*b/cx = 5.5801 - 0.3349iy=abs(a)z=angle(a)g=angle(a)*180/pi例1-4：输出字符串“matlab7.0”相应的matlab代码及运算结果如下

19、： s=matlab7.0s =matlab7.0例1-5：输出多项式，并查看变量.相应的matlab代码及运算结果如下： clear %清除变量 syms x; %定义符号变量x y=x2+5*x+4y = x2+5*x+4例1-6：已知多项式，计算，.相应的matlab代码及运算结果如下： clear f1=sym(x2+4),f2=sym(2*x3-3*x2+2*x+3) %输出符号表达式f1 = x2+4 f2 = 2*x3-3*x2+2*x+3 f=f1+f2 %实现符号对象的加法运算f = -2*x2+7+2*x3+2*x g=f1*f2 %实现符号对象的乘法运算g = (x2+4)*(2*x3-3*x2+2*x+3) expand(g) %多项式展开ans = 2*x5-3*x4+10*x3-9*x2+8*x+12例1-7：求解下列方程组：.相应的matlab代码及运算结果如下： clear x,y=solve(x2+2*x*y+y2-4,x-y-3) %求解方程x = 5/2 1/2y = -1/2 -5/2所以方程组有两组解分别为：.说明：求解方程租的格式x1,x2,xN=solve(eqn1,eqn2,eqnN),其中eqni为方程.