MATLAB介紹(2)ppt課件

1、MATLABMATLAB工具軟件工具軟件1;.2科學(xué)家和工程技術(shù)人員需要的研究工具科學(xué)家和工程技術(shù)人員需要的研究工具 一種演算紙式的科學(xué)工程計算語言一種演算紙式的科學(xué)工程計算語言 MATLAB3 1核心部分：幾百個核心內(nèi)部函數(shù)。 2大量可選的工具箱。MATLABMATLAB的兩個主要部分的兩個主要部分4MATLAB的基本組成wMATLAB主程序MATLAB語言、工作環(huán)境、句柄圖形、數(shù)學(xué)函數(shù)庫和應(yīng)用程序接口wMATLAB的功能性工具箱 如： Simulink：動態(tài)系統(tǒng)仿真 wMATLAB的學(xué)科性工具箱 如：signal processing toolbox 信號處理工具箱 5例：用一個簡單命令求

2、解線性系統(tǒng) 3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4線性系統(tǒng)求解：（Ax=b）6線性系統(tǒng)求解：（Ax=b）輸入指令：A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4;x=Ab得到結(jié)果：x = 1.4818 -0.4606 0.384870123456- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .81x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x, y2,x, y3)例、用簡短命令計算并

3、繪制在0 x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。8常用專業(yè)性工具箱：wControl System 最基本的控制工具箱wSignal Processing 信號處理工具箱wImage Processing 圖像處理工具箱wCommunication 通訊工具箱wHigher-Order Spectral Analysis 高階譜分析wSpline 樣條分析工具箱wStatistics 統(tǒng)計分析工具箱w910MATLAB的部分通用命令的部分通用命令clear : 刪除內(nèi)存中的變量。刪除內(nèi)存中的變量。clc： 刪除工作窗口的內(nèi)容。刪除工作窗口的內(nèi)容。clf： 刪除圖形窗口的內(nèi)容。刪除

4、圖形窗口的內(nèi)容。11M Matlabatlab聯(lián)機(jī)幫助命令聯(lián)機(jī)幫助命令 help 功能提供功能提供matlab大部分主題的在線幫助信息大部分主題的在線幫助信息help 顯示顯示help 主題一覽表主題一覽表help plotxyz 顯示有關(guān)三維做圖指令幫助信息顯示有關(guān)三維做圖指令幫助信息12雖然雖然help可以隨時提供幫助，但必須知道準(zhǔn)確的函數(shù)名稱。當(dāng)不能確定函數(shù)名稱可以隨時提供幫助，但必須知道準(zhǔn)確的函數(shù)名稱。當(dāng)不能確定函數(shù)名稱時，時，help就無能為力了。就無能為力了。 Lookfor函數(shù)函數(shù) 它可提供通過一般的關(guān)鍵詞，搜索出一組與之相關(guān)的命令它可提供通過一般的關(guān)鍵詞，搜索出一組與之相關(guān)的命

5、令lookfor fourier 尋找含有傅立葉變換的相關(guān)指令尋找含有傅立葉變換的相關(guān)指令13變量查詢函數(shù)變量查詢函數(shù)who與與whos作用都是列出在作用都是列出在matlab工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單不同的是不同的是whos在給出駐留變量的同時，還給出他們的維數(shù)及性質(zhì)在給出駐留變量的同時，還給出他們的維數(shù)及性質(zhì)14Matlab的演示功能的演示功能demo 在線演示在線演示15MATLAB的數(shù)值運(yùn)算w數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)運(yùn)算：雙精度型（Double)w支持的數(shù)據(jù)類型： 數(shù)值型、字符型、單元型和結(jié)構(gòu)型 16復(fù)數(shù)的表示：w i,j表示虛數(shù)單位 z=a+b*i 或 z=a

6、+b*j 當(dāng)b是一個數(shù)字時，可以表示為 z=a+bi 或 z=a+bjMATLAB的矩陣和數(shù)組運(yùn)算matlab 具有出色的矩陣運(yùn)算能力，占據(jù)世界上數(shù)值計算軟件的重要地位17;.18矩陣的創(chuàng)建:w創(chuàng)建矩陣的方法創(chuàng)建矩陣的方法w直接輸入法規(guī)則： 矩陣元素必須用 括住 矩陣元素必須用逗號或空格分隔 在 內(nèi)矩陣的行與行之間必須 用分號分隔19 矩陣元素可以是任何matlab表達(dá)式 ，可以是實數(shù) ，也可以是復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)可用特殊函數(shù)I，j 輸入 a=1 2 3;4 5 6 x=2 pi/2;sqrt(3) 3+5i 矩陣元素:20w注意：只要是賦過值的變量，不管是否在屏幕上顯示過，都存儲在工作空間中，以后可

7、隨時顯示或調(diào)用。變量名盡可能不要重復(fù)，否則會覆蓋212.用matlab函數(shù)創(chuàng)建矩陣w空陣 matlab允許輸入空陣，當(dāng)一項操作無結(jié)果時，返回空陣。wrand 隨機(jī)矩陣weye 單位矩陣wzeros 全部元素都為0的矩陣wones 全部元素都為1的矩陣22向量的生成:w利用冒號生成向量x=i:j 如果IJ，生成X空向量x=i:j:k j是遞增步長23矩陣的標(biāo)識和引用w矩陣的子矩陣通過向量、標(biāo)量的標(biāo)識來引用和賦值。 1.向量標(biāo)識 A（u, v) 2. “01”向量標(biāo)識 A（L）24例：w找出4階魔方陣中大于10的元素。 A = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 1

8、5 125規(guī)則：規(guī)則：w所有字符串都用單引號括起來；所有字符串都用單引號括起來；w字符串中的每個字符都是字符串變量中的一個元素；字符串中的每個字符都是字符串變量中的一個元素；w字符串中的字符以字符串中的字符以ASCIIASCII碼形式存儲并區(qū)分大小碼形式存儲并區(qū)分大小字符串?dāng)?shù)組字符串?dāng)?shù)組26w字符串?dāng)?shù)組的建立。字符串?dāng)?shù)組的建立。 例：例： a=This is a test. A=中國中國 成都成都 B=China 中國中國 27字符串?dāng)?shù)組的建立字符串?dāng)?shù)組的建立w有效字符串連成長字符串有效字符串連成長字符串w多行字符串?dāng)?shù)組的直接創(chuàng)建多行字符串?dāng)?shù)組的直接創(chuàng)建w利用字符串操作函數(shù)創(chuàng)建字符串?dāng)?shù)組利用字

9、符串操作函數(shù)創(chuàng)建字符串?dāng)?shù)組w利用轉(zhuǎn)換函數(shù)建立字符串?dāng)?shù)組利用轉(zhuǎn)換函數(shù)建立字符串?dāng)?shù)組w字符串?dāng)?shù)組的元素標(biāo)識字符串?dāng)?shù)組的元素標(biāo)識28符號的作用: “ ,” 逗號的作用 逗號可作為指令間的分隔符，matlab允許多條語句在同一行出現(xiàn)。 29w把matlab工作空間中一些有用的數(shù)據(jù)長久保存下來的方法是生成mat數(shù)據(jù)文件。 save 將工作空間中所有的變量存到matlab.mat文件中。數(shù)據(jù)的保存與獲取默認(rèn)文件名30save 將工作空間中所有的變量存到.mat文件中。save a b 將工作空間中a和b變量存到文件中。31load load load a b mat文件是標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制文件，還可以ASCII

10、碼形式保存。即可恢復(fù)保存過的所有變量32w矩陣加、減（,）運(yùn)算規(guī)則： 相加、減的兩矩陣必須有相同的行和列兩矩陣對應(yīng)元素相加減。 允許參與運(yùn)算的兩矩陣之一是標(biāo)量。標(biāo)量與矩陣的所有元素分別進(jìn)行加減操作。第二章 矩陣運(yùn)算及應(yīng)用矩陣運(yùn)算及應(yīng)用332. 矩陣乘（）運(yùn)算規(guī)則：wA矩陣的列數(shù)必須等于B矩陣的行數(shù)w標(biāo)量可與任何矩陣相乘。a=1 2 3;4 5 6;7 8 0;b=1;2;3;c=a*bc =14 32 23 34 矩陣除的運(yùn)算在線性代數(shù)中沒有，有矩陣逆的運(yùn)算，在matlab中有兩種矩陣除運(yùn)算。 矩陣左除：AB 定義為：X=AB AX=B 矩陣右除：B/A 定義為：X=B/A XA=B (B/A

11、)=(AB)35 a p a 自乘p次冪 方陣方陣整數(shù)整數(shù)3. 矩陣乘方當(dāng)p為正整數(shù)時，表示方陣自乘p次；當(dāng)p為負(fù)整數(shù)時，表示方陣自乘p次后的逆；當(dāng)p為零時，為方陣同維的單位陣。36 a=1,2,3;4,5,6;7,8,9;a2 ans =30 36 42 66 81 96 102 126 15037winv 矩陣求逆wdet 行列式的值weig 矩陣的特征值wdiag 對角矩陣 w 矩陣轉(zhuǎn)置wsqrt 矩陣開方4. 矩陣的其它運(yùn)算 38 數(shù)組運(yùn)算指元素對元素的算術(shù)運(yùn)算，與通常意義上的由符號表示的線性代數(shù)矩陣運(yùn)算不同w 數(shù)組加減(.+,.-) a.+b a.- b數(shù)組運(yùn)算數(shù)組運(yùn)算 對應(yīng)元素相加

12、減（與矩陣加減等效）對應(yīng)元素相加減（與矩陣加減等效）392. 數(shù)組乘除(，./，.）ab a，b兩數(shù)組必須有相同的行 和列兩數(shù)組相應(yīng)元素相乘。a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b=2 4 6;1 3 5;7 9 10;a.*bans = 2 8 18 4 15 30 49 72 90 40a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b=2 4 6;1 3 5;7 9 10;a*bans = 25 37 46 55 85 109 85 133 172 41a./b=b.aa.b=b./aa./b=b.a 都是都是a的元素被的元素被b的對應(yīng)元的對應(yīng)元 素除素除a.b=b./a 都是都是b的元素被

13、的元素被a的對應(yīng)元的對應(yīng)元 素除素除例例: a=1 2 3;b=4 5 6; c1=a.b; c2=b./ac1 = 4.0000 2.5000 2.0000c2 = 4.0000 2.5000 2.0000 給出a,b對應(yīng)元素間的商.42例例:a=1 2 3;b=4 5 6;z=a.2z = 1.00 4.00 9.00z=a.bz = 1.00 32.00 729.003. 數(shù)組乘方數(shù)組乘方(.) 元素對元素的冪元素對元素的冪43關(guān)系操作和邏輯操作關(guān)系操作和邏輯操作w關(guān)系操作符：關(guān)系操作符：w、=、 = =(等于等于)、 =(不等于不等于)w關(guān)系運(yùn)算規(guī)則：關(guān)系運(yùn)算規(guī)則：w兩個變量都是標(biāo)量，

14、則結(jié)果為真兩個變量都是標(biāo)量，則結(jié)果為真(1)或假或假(0)。w兩個變量都是數(shù)組，則必須大小相同，結(jié)果也是同樣大小的數(shù)組，數(shù)組的元素為兩個變量都是數(shù)組，則必須大小相同，結(jié)果也是同樣大小的數(shù)組，數(shù)組的元素為0或或1。44關(guān)系操作關(guān)系操作w一個數(shù)組和一個標(biāo)量，則把數(shù)組的每個元素分別與標(biāo)量比較，結(jié)果為與數(shù)組大小相一個數(shù)組和一個標(biāo)量，則把數(shù)組的每個元素分別與標(biāo)量比較，結(jié)果為與數(shù)組大小相同的數(shù)組，數(shù)組的元素為同的數(shù)組，數(shù)組的元素為0或或1。w、=，僅對參加比較變量的實部進(jìn)行比較，僅對參加比較變量的實部進(jìn)行比較，w= = 和和 = ，則同時對實部和虛部進(jìn)行比較。，則同時對實部和虛部進(jìn)行比較。45邏輯操作邏輯

15、操作w邏輯操作符：w&(與)、|(或)、(非)和xor(異或)。46a ba & ba | baxor(a,b)00001001011110010111110047運(yùn)算符優(yōu)先級運(yùn)算符優(yōu)先級w(矩陣轉(zhuǎn)置矩陣轉(zhuǎn)置)、(矩陣冪矩陣冪)和和.(數(shù)組轉(zhuǎn)置數(shù)組轉(zhuǎn)置)、.(數(shù)組冪數(shù)組冪)w (邏輯非邏輯非) w *(乘乘)、/(左除左除)、(右除右除)和和.*(點(diǎn)乘點(diǎn)乘)、./(點(diǎn)左除點(diǎn)左除)、.(點(diǎn)右除點(diǎn)右除) w+、-(加減加減)w: (冒號冒號) w、=、= w&(邏輯與邏輯與) 48多項式的表示和創(chuàng)建 在Matlab中，任意的多項式都是用一個行向量表示，將多項式的系數(shù)按降冪排

16、列存放在行向量中。多項式p(x)=a0 xn+a1xn-1+an-1x+an對應(yīng)的行向量為:P=a0 a1 an。49w直接創(chuàng)建多項式例：lp(x)=2x4+5x3-8x+32 5 0 -8 350通過根創(chuàng)建多項式polyw其調(diào)用格式如下：lP=poly(A)l如A為向量，則P是多項式的系數(shù)行向量，該多項式的根A。51l注意：l如A為nn的矩陣，則P是一個長度為n+1的行向量，它是A的特征多項式的系數(shù)；例：A=6 -8 6;1 0 0;0 2 0;p=poly(A),roots(p),D=eig(A)52求根：wroots 調(diào)用方式： roots(A)53注意：w求根的精度問題： 例：y=(x

17、-1)6 =x6-x5+15x4-20 x3+15x2-6x+154wa=1 -6 15 -20 15 -6 1wa =w 1 -6 15 -20 15 -6 1w roots(a)wans =w 1.0042 + 0.0025iw 1.0042 - 0.0025iw 1.0000 + 0.0049iw 1.0000 - 0.0049iw 0.9958 + 0.0024iw 0.9958 - 0.0024i55多項式的基本運(yùn)算w多項式的乘法convw多項式的乘法本質(zhì)上是多項式系數(shù)向量的卷積運(yùn)算。w卷積的定義為 K c(k)= a(i)b(k+1-i) i=1 w在Matlab，完成此功能的命令

18、是conv：56lC= conv(a,b)。例：求a=x3+3x2+2x1+1和b=4x3+3x2+9x1+10的乘積。a=1 3 2 1;b=4 3 9 10;c=conv(a,b)57w多項式的除法dconvw多項式的除法的運(yùn)算實質(zhì)就是多項式系數(shù)的解卷積運(yùn)算。向量a對向量c進(jìn)行解卷積得到的商向量q和余向量r，滿足： knc(k)-r(k)= a(i)q(k+1-i) i=1n在Matlab，完成此功能的命令是dconv：lq,r= dconv(c,a)其中： c=conv(a,q)+r58例:a=1 3 2 1;c=4 15 26 47 51 29 10;q,r=deconv(c,a)59

19、w多項式的加減n對多項式所對應(yīng)的向量利用數(shù)組加減運(yùn)算規(guī)則執(zhí)行加減運(yùn)算。注：多項式所對應(yīng)的向量如果大小不相等，必須用0補(bǔ)齊。例：求a=x3+3x2+2x1+1和b=4x3+3x2+9x1+10的和與差。a=1 3 2 1;b=4 3 9 10;c=a+b,c1=a-b,60w多項式的求導(dǎo)polyder 不僅可以計算單個多項式的導(dǎo)數(shù)，還可以計算兩個多項式相乘和相除的導(dǎo)數(shù)。其調(diào)用方式如下：lpolyder(p):返回多項式系數(shù)向量p的導(dǎo)數(shù)；lpolyder(a,b):返回多項式a*b的導(dǎo)數(shù)；lq,d=polyder(b,a):返回b/a的導(dǎo)數(shù)，用q/d表示。其中q是結(jié)果的分子多項式，d是結(jié)果的分母多項式。61例：求a=x3+3x2+2x1+1和b=4x3+3x2+9x1+10的乘和商的導(dǎo)數(shù)。a=1 3 2 1;b=4 3 9 10;polyder(a,b)q,d=polyder(b,a)62w多項式的求值polyvaln在Matlab中，多項式求值有兩種方式：按數(shù)組規(guī)則和按矩陣規(guī)則計算多項式值。ly=polyval(p,x):按數(shù)組規(guī)則運(yùn)算。用來計算多項式p在自變量x處的值，可以是數(shù)、向量和矩陣。如果x是向量或矩陣，則該命令將對x的每個元素計算p的值，結(jié)果大小和x的大小相同；ly=polyvalm(p,x):按矩陣規(guī)則運(yùn)算。自變量x是一方陣。63例：p=2 3 3 0 6;x