Matlab与数值分析实验

### Matlab与数值分析实验知识点详解 #### 一、Matlab简介与环境设置 **1. 实验目的** - **熟悉Matlab的运行环境及各种窗口：** 包括命令窗口(Command Window)、图形窗口(Figure Window)等。 - **掌握Matlab的矩阵变量类型、矩阵输入和矩阵的基本运算：** 如向量、矩阵的创建、加减乘除运算等。 - **掌握命令文件及函数文件的作用及区别，并编写简单的M文件：** 命令文件用于执行一系列命令，而函数文件则用于定义可重复使用的函数。 - **能够熟练地向查寻目录中添加新目录，并掌握常用的Matlab系统命令：** 例如`cd`、`help`、`lookfor`等。 **2. 实验内容** - **Matlab启动与环境设置：** - **启动方式：** - 双击桌面上的Matlab图标。 - 通过“开始”菜单中的程序列表找到Matlab。 - 在安装目录下的`bin`文件夹中找到`matlab`程序。 - **环境设置：** - **命令窗口(Command Window)**：执行命令行，是Matlab的主要交互界面。 - **当前目录(Current Directory)**：可以通过`cd`命令更改当前工作目录。 - **路径设置(File > Set Path)**：用于将新文件夹加入搜索路径，设置当前文件默认目录。 - **Matlab常用命令：** - `cd + 目录名`：改变当前目录。 - `help`：显示帮助文档，可以指定函数或命令来获取详细信息。 - `lookfor + 关键词`：基于关键词搜索相关的函数。 - `exist + 变量名`：检查变量是否已经存在。 - `what`：列出目录中的文件。 - `who/whos`：列出当前工作空间中的变量。 - `which`：确定文件的位置。 - `clc`：清除命令窗口的内容。 - `!`：调用DOS命令。 - **Matlab基本运算操作** - **数据类型：** - 变量命名规则：区分大小写，长度不超过31个字符，且必须以字母开头。 - 特殊常量：`i`、`j`表示虚数单位；`pi`表示圆周率π；`eps`表示浮点运算的相对精度；`NaN`表示非数值。 - 数字格式：可以通过`format`命令控制输出格式，如`short`、`long`、`hex`、`longg`。 - **向量及矩阵操作：** - 向量和矩阵的创建：通过分号、逗号或者冒号创建向量和矩阵。 - 常用矩阵函数：`ones`创建全1矩阵，`rand`创建随机矩阵，`linspace`创建等间距向量等。 - 基本运算：加减乘除、转置(`'`)、求逆(`inv`)等。 - **Matlab的文件管理** - **命令文件：** - 通常用于封装一系列需要重复执行的命令。 - 文件扩展名为`.m`。 - 定义的变量及其值的变化在工作空间中有效。 - **函数文件：** - 用于封装具有特定功能的代码段，可以接受输入参数并返回结果。 - 文件扩展名为`.m`，并且文件名需要与函数名一致。 - 函数文件中定义的变量在函数调用结束后会自动释放，不会影响工作空间中的变量。 - **设置当前目录：** - 单击主窗口中的Current Directory列表框浏览按钮选择目标文件夹作为当前工作目录。 - 使用`File > Set Path`命令添加新的查询目录。 #### 二、示例与实践 **1. 添加新的查询目录示例：** - **步骤1：** 在选定位置新建文件夹。 - **步骤2：** 在主窗口`File`菜单下选择`Set Path...`选项。 - **步骤3：** 在弹出的对话框中点击`Add Folder`按钮。 - **步骤4：** 选择新建的文件夹。 - **步骤5：** 点击确定并保存添加后的查询目录。 **2. 编写命令文件示例：** - **操作1：** 创建命令文件`demo1`，内容如下： ```matlab a = 1:20; b = 1:2:39; sum = a * b'; ``` - **操作2：** 保存文件，并在`Command Window`中输入`demo1`并回车。 **3. 编写函数文件示例：** - **操作1：** 创建函数文件`demo2`，内容如下： ```matlab function sum = demo2(a, b) sum = a * b'; end ``` - **操作2：** 保存文件，在`Command Window`中输入以下内容： ```matlab a = 1:20; b = 1:2:39; sum = demo2(a, b); ``` #### 三、总结 通过以上内容的学习，我们可以看到Matlab不仅是一种强大的数学计算工具，也是进行数值分析实验的理想平台。它提供了丰富的内置函数和灵活的编程接口，可以帮助我们快速实现各种数值计算任务。无论是对于初学者还是专业用户来说，掌握Matlab的基础操作和高级功能都是非常有价值的。通过实践这些基本的命令和函数，可以更深入地理解数值分析的方法和原理。