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这份完整的MATLAB学习资源集中总结了这款工程计算软件的重要知识点,分为7个章节进行系统阐述,将MATLAB从入门操作到实际应用全面概括。通过它,学习者可以在极短时间内掌握MATLAB的基本操作能力,并为日后深入研究奠定坚实基础。 资源从第一个章节“MATLAB操作基础”开始,详细介绍了MATLAB安装与界面设计;指导学习者设置工作环境。随后“Matlab及其应用”章节初步展示MATLAB在科学计算、工程设计等各领域的强大应用场景;赋予学习动机。 紧接着,“Matlab编程基础”章节系统讲解了MATLAB编程语法规则,如变量、表达式、数据结构等知识;架起编程思路桥梁。“MATLAB多项式计算”和“MATLAB统计函数”章节则聚焦MATLAB在多项式和统计分析方面的常用内置函数应用。 除此之外,更重要的“绘图功能”章节深入介绍MATLAB丰富的2D及3D绘图机能,极大提升软件数据可视化能力。最后一个“MATLAB文件操作”章节总结输入输出文件及程序文件管理方法。 该资源内容详实,案例并结构紧密,有实际的应用场景,能够让阅读者从实际例子当中学会数学建模的具体过程,大大提升学习效率。
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第1章 MATLAB 操作基础
1.1 MATLAB 概述
1.1.2 MATLAB 的主要功能
1.数值计算
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。
2.绘图功能
可以绘制二维、三维图形,还可以绘制特殊图形(与统计有关的图,例如:区
域图、直方图、饼图、柱状图等)。
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。
1.1.3MATLAB 语言的特点
❖ 语言简洁紧凑,使用方便灵活,易学易用。
例如:A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]一条语句实现了对 3x3 矩阵的输入。
❖ 语句功能强大,一条语句相当于其它语言的一个子程序,例如 fft。
❖ 语句简单,内涵丰富。同一个函数有不同的输入变量和输出变量,分别
代表不同的含义。
❖ Matlab 既具有结构化的控制语句(if、for、while)又支持面向对象的程
序设计。
❖ 方便的绘图功能。
❖ 包含功能强劲的工具箱。
❖ 易于扩展。
1.1.4 初识 MATLAB
例 1-1 绘制正弦曲线和余弦曲线。
x=[0:0.5:360]*pi/180;
plot(x,sin(x),x,cos(x));
例 1-2 求方程 3x
4
+7x
3
+9x
2
-23=0 的全
部根。
p=[3,7,9,0,-23]; % 建立多项式
系数向量
x=roots(p) %求根
例 1-3 求积分
quad('x.*log(1+x)',0,1)
例 1-4 求解线性方程组。
a=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9];
b=[4;2;17];
x=inv(a)*b
1.2 MATLAB 的运行环境与安装
1.2.1 MATLAB 的运行环境
硬件环境:
(1) CPU
(2) 内存
(3) 硬盘
(4) CD-ROM 驱动器和鼠标
软件环境:
(1) Windows 98/NT/2000 或 Windows
XP
(2) 其他软件根据需要选用
1.2.2 MATLAB 的安装
运行系统的安装程序 setup.exe,可以按照安装提示依次操作。
1.3 MATLAB 集成环境
1.3.1 启动与退出 MATLAB 集成环境
1.MATLAB 系统的启动
与一般的 Windows 程序一样,启动 MATLAB 系统有 3 种常见方法:
(1)使用 Windows“开始”菜单。
(2)运行 MATLAB 系统启动程序 matlab.exe。
(3) 利用快捷方式。
当 MATLAB 安装完毕并首次启动时,展现在屏幕上的界面为 MATLAB 的默认界
面,如上图所示。
2.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
1.3.2 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。
1.菜单栏
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) File 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。
1.3.3 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
xx=5,yy=3
xx=5;yy=3
多行命令(…)--续行符
如果命令语句超过一行或者太长希望分行输入,则可以使用多行命令继续
输入。
S=1-12+13+4+…
9-4-18;
3 个小黑点称为续行符,即把下面的物理行看作该行的续行。
1.3.4 工作空间窗口
工作空间是 MATLAB 用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗
口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明,可对变
量进行观察、编辑、保存和删除。
1.3.5 当前目录窗口和搜索路径
1.当前目录窗口
当前目录是指 MATLAB 运行文件时的工作目录,只有在当前目录或搜索路径下
的文件、函数可以被运行或调用。
在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录,还可以显示当前目录下的文件
并提供搜索功能。将用户目录设置成当前目录也可使用 cd 命令。例如,将用户
目录 c:\mydir 设置为当前目录,可在命令窗口输入命令: cd c:\mydir
2.MATLAB 的搜索路径
在 MATLAB 命令窗口输入一条命令后,MATLAB 按照一定次序寻找相关的文
件。基本的搜索过程是:
(1) 检查该命令是不是一个变量。
(2) 检查该命令是不是一个内部函数。
(3) 检查该命令是否当前目录下的 M 文件。
(4) 检查该命令是否 MATLAB 搜索路径中其他目录下的 M 文件。
1.3.6 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。
1.3.7 启动平台窗口和 Start 按钮
MATLAB 6.5 的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用 MATLAB
的各种程序、函数和帮助文件。
MATLAB 6.5 主窗口左下角还有一个 Start 按钮,单击该按钮会弹出一个
菜单,选择其中的命令可以执行 MATLAB 产品的各种工具,并且可以查阅
MATLAB 包含的各种资源。
1.4 MATLAB 帮助系统
1.4.1 帮助窗口
进入帮助窗口可以通过以下 3 种方法:
(1) 单击 MATLAB 主窗口工具栏中的 Help 按钮。
(2) 在命令窗口中输入 helpwin、helpdesk 或 doc。
(3) 选择 Help 菜单中的“MATLAB Help”选项。
1.4.2 帮助命令
MATLAB 帮助命令包括 help、lookfor 以及模糊查询。
1.help 命令
(1)直接输入 help 命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目;
(2)help 加函数名来显示该函数的帮助说明。
2.lookfor 命令
help 命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果,lookfor 命令对搜索范围内的 M
文件进行关键字搜索,条件比较宽松。
lookfor 命令只对 M 文件的第一行进行关键字搜索。若在 lookfor 命令加上-all 选
项,则可对 M 文件进行全文搜索。
3.模糊查询
MATLAB 6.0 以上的版本提供了一种类似模糊查询的命令查询方法,用户只需
要输入命令的前几个字母,然后按 Tab 键,系统就会列出所有以这几个字母开
头的命令。
1.4.3 演示系统
在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡,然后在其中选择相应的演示模
块,或者在命令窗口输入 Demos,或者选择主窗口 Help 菜单中的 Demos 子菜单,
打开演示系统。
第 2 章 Matlab 及其应用
2.1、MATLAB 的基本矩阵运算
2.1.1 简单矩阵输入
1、命令行简单键盘输入
用于很少数据输入
矩阵的方向:, ; NaN Inf
2、文件形式输入
文本文件:从文本文件中读入数据
mat 文件:matlab 自有的数据格式
2.1.2 语句生成矩阵
1、线性等间距格式矩阵
(1)X=起始值:增加值:结束值
(2)linspace 命令
a=linspace(1,10,5);
(3)logspace 命令
b=logspace(0,2,10)
2、矩阵连接
c=[a b];
生成矩阵的函数 zeros ones eye randn
2.1.3 矩阵运算
1、矩阵的运算符
+:加法
-:減法
*:乘法;点乘:.*
/:右除;右除:./
\:左除;左除:.\
^:乘方
2、矩阵的转置等运算
’ 共轭转置; .’ 转置
inv:矩阵求逆
det:求行列式值
eig:求特征值与特征向量
运算规则:从左到右;先乘除后加减;乘方运算符最高
(1)两矩阵加减,前提是维数相同,进行加减运算时,对应的元素进行加减;
(2)矩阵与标量加减,用矩阵中的每个元素都与标量进行加减运算;
(3)两矩阵相乘,前提是前一矩阵的列等于后一矩阵的行,与数学约定一样;
(4)矩阵与标量相乘,用矩阵中的每个元素都与标量进行相乘;
(5)矩阵中的元素对元素的相乘: .*
矩阵中的元素对元素的相除: ./ .\
z=x.^y x,y 均为向量:z(i)=x(i) ^y(i)
x 为向量,y 为标量:z(i)=x(i) ^y
x 为标量,y 为向量:z(i)=x^y(i)
2.1.4 矩阵的超越函数
函 数
名
含义
abs
绝 对 值 或 者 复 数
模
sqrt
平方根
real
实部
imag
虚部
conj
复数共轭
roun
d
4 舍 5 入到整数
fix
舍 入 到 最 接 近 0
的整数
floor
舍 入 到 最 接 近 -∞
的整数
ceil
舍入到最接近∞的
整数
函 数
名
含义
sign
符号函数
rem
留数
sin
正弦
cos
余弦
tan
正切
asin
反正弦
acos
反余弦
atan
反正切
atan2
第四象限反正切
函 数
名
含义
sinh
双曲正弦
cosh
双曲余弦
-
= =
=
= = =
除法 左除法
對矩陣
1
/ ( ) ; \ ( )
:
( ) * ; \
a b
a b a b
b a
Ax b
x A b Inv A b x A b
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