矩陣特征值與特征向量計(jì)算的matlab gui設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

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1、矩陣特征值與特征向量計(jì)算的MATLABGUI設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題報(bào)告矩陣特征值與特征向量計(jì)算的MATLABGUI設(shè)計(jì)一、選題的背景、意義1.選題的背景ATLAB語(yǔ)言是性能卓著的實(shí)驗(yàn)“儀器”,是一款功能強(qiáng)大的。用它能能送的進(jìn)行各種數(shù)學(xué)計(jì)算和符號(hào)演算,繪制多種可視化圖形[1]。MATLAB是一種數(shù)值計(jì)算環(huán)境和編程語(yǔ)言,主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB基于矩陣運(yùn)算,具有強(qiáng)大的數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示功能,其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的工具箱使得它的編程極為簡(jiǎn)單。MATLAB既能進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,又能開(kāi)發(fā)出所需要的圖形界面。圖形用戶界面(GUI)是由窗

2、口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說(shuō)明等對(duì)象(Objects)構(gòu)成的一個(gè)用戶界面。用戶通過(guò)一定的方法選擇、激活這些圖形對(duì)象,是計(jì)算機(jī)產(chǎn)生某種動(dòng)作或變化,比如實(shí)現(xiàn)計(jì)算、繪圖等[2]。2.選題的意義由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及,科學(xué)計(jì)算已經(jīng)成為解決各類科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的重要手段。因此,掌握科學(xué)計(jì)算的基本原理和方法是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)工作者不可缺少的本領(lǐng)和技能之一。求特征問(wèn)題是科學(xué)與工程中提出的一類重要數(shù)學(xué)問(wèn)題。如動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的振動(dòng)問(wèn)題,需要求系統(tǒng)的頻率與振幅,又如物理學(xué)中的某些臨界值的確定等。[2]研究誤差就要研究誤差的來(lái)源、分類、基本概念和誤差的傳播。而在研究誤差時(shí),要進(jìn)行一些復(fù)雜的計(jì)算,同

3、時(shí)怎樣形象的表示誤差又是一個(gè)問(wèn)題,所以運(yùn)用MATLAB的計(jì)算能力和MATLABGUI的圖形顯示功能就能給研究誤差帶來(lái)很大的方便。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題2.1MATLAB軟件介紹2.1.1MATLAB軟件概況[3、4]“MATLAB”是“MatrixLaboratory”的縮寫(xiě)。MATLAB的第一個(gè)版本是LINPACK和EISPACK庫(kù)的程序的一個(gè)接口,用來(lái)分析線性方程組。隨著MATLAB的演化,除了線性代數(shù)外,它還支持許多其他的程序。MATLAB的核心仍然是基于命令行的交互式分析工具。用戶可以用類Fortran語(yǔ)言擴(kuò)展交互環(huán)境。交互環(huán)境中的程序以命令行的形式執(zhí)行

4、。MATLAB用戶接口包括下拉菜單和對(duì)話框,任何個(gè)人電腦使用者對(duì)這一接口都很熟悉。菜單命令支持文件操作、打印、程序編輯和用戶接口定制。MATLAB的數(shù)值計(jì)算是通過(guò)在命令窗口輸入命令,并不是通過(guò)菜單操作進(jìn)行的。MATLAB是一個(gè)基本的應(yīng)用程序,它有一個(gè)稱為標(biāo)準(zhǔn)工具箱的巨大程序模塊庫(kù)。MATLAB工具箱包括解決實(shí)際問(wèn)題的擴(kuò)展庫(kù),如:求根、插值、數(shù)值積分、線性和非線性方程組求解以及常微分方程組求解。由于繼承了LINPACK、EISPACK和LAPACK的特性,MATLAB對(duì)數(shù)值線性代數(shù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)高可靠的優(yōu)化系統(tǒng)。許多數(shù)值作業(yè)能夠用線性代數(shù)語(yǔ)言精確地表示。MATLAB和線性代數(shù)的密切

5、關(guān)系是程序員能夠用很短的MATLAB語(yǔ)言來(lái)解決復(fù)雜的數(shù)值作業(yè)。標(biāo)準(zhǔn)工具箱還包括數(shù)據(jù)可視化的擴(kuò)展圖形庫(kù),有簡(jiǎn)單的點(diǎn)、線和復(fù)雜的三維圖形和動(dòng)畫(huà)。所有的MATLAB程序都可以使用這些函數(shù),這樣就可以在所有程序和程序集中分析并生成達(dá)到出版質(zhì)量的圖示。對(duì)圖形的快速訪問(wèn)能有效地提高用戶的效率。診斷點(diǎn)有助于調(diào)試程序和檢驗(yàn)算法是否正確執(zhí)行。低級(jí)的圖形函數(shù)為自定義圖形用戶接口的分析代碼提供了擴(kuò)展空間。除了標(biāo)準(zhǔn)工具箱,可以使用其他的工具箱,如:信號(hào)處理、圖像處理、優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)分析、偏微分方程的求解和許多數(shù)值計(jì)算的應(yīng)用。2.1.2MATLAB語(yǔ)言特點(diǎn)[5、6]MATLAB語(yǔ)言有不同于其他高級(jí)語(yǔ)言的特

6、點(diǎn),它被稱為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,MATLAB語(yǔ)言的最大特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單和直接。正如第三代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言使人們擺脫對(duì)計(jì)算機(jī)硬件操作一樣,MATLAB語(yǔ)言使人們從煩瑣的程序代碼中解放出來(lái)。它豐富的函數(shù)使開(kāi)發(fā)者無(wú)須重復(fù)編程,只要簡(jiǎn)單的調(diào)用和使用即可。MATLAB語(yǔ)言的主要特點(diǎn)可概括如下:(1)以矩陣和數(shù)組為基礎(chǔ)的運(yùn)算MATLAB是以矩陣為基礎(chǔ)的,不需要預(yù)先定義變量和矩陣包括數(shù)組的維數(shù),可以方便地進(jìn)行矩陣的算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等。(2)簡(jiǎn)單易學(xué),使用方便MATLAB被稱為“草稿式”語(yǔ)言,這是因?yàn)槠浜瘮?shù)名和表達(dá)更接近我們書(shū)寫(xiě)計(jì)算公式的思維表達(dá)方式,編寫(xiě)MATLAB程序猶如在草稿紙上排列公

7、式與求解問(wèn)題,因此可以快速地驗(yàn)證工程技術(shù)人員的算法。此外MATLAB還是一種解釋性語(yǔ)言,不需要專門的編譯器。(3)強(qiáng)大的圖形技術(shù)MATLAB具有非常強(qiáng)大的以圖形化顯示矩陣和數(shù)組的能力,同時(shí)它能給這些圖形增加注釋并且打印這些圖形。MATLAB的圖形技術(shù)既包括一些可以方便產(chǎn)生二維、三維科技專業(yè)圖形的高級(jí)繪圖函數(shù),又包括一些可以讓用戶靈活控制圖形特點(diǎn)的低級(jí)繪圖命令。另外,用戶還可以利用MATLAB的句柄圖形技術(shù)創(chuàng)建圖形用戶界面。4編程效率極高M(jìn)ATLAB是一種面向科學(xué)和工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ),