[工學(xué)]matlab教案

《[工學(xué)]matlab教案》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、54目錄第1章緒論21.1科學(xué)計算簡介21.2Matlab概述2第2章Matlab運(yùn)算基礎(chǔ)52.1變量與賦值52.2矩陣62.3表達(dá)式92.4數(shù)學(xué)函數(shù)9第3章Matlab程序設(shè)計103.1m文件103.2數(shù)據(jù)的輸入輸出103.3程序結(jié)構(gòu)113.4函數(shù)文件12第4章圖形與聲音144.1二維圖形144.2三維圖形144.3圖形窗口控制154.4圖形控制164.5動畫164.6聲音16第5章線性代數(shù)185.1矩陣185.2向量空間195.3線性方程組215.4特征值與特征向量255.5二次型及其標(biāo)準(zhǔn)型*27第6章數(shù)據(jù)處理與多項式306.1基本統(tǒng)計處理306.2多項

2、式316.3數(shù)據(jù)插值326.4曲線擬合356.5離散傅立葉變換36第7章數(shù)值積分與微分方程387.1數(shù)值積分387.2數(shù)值微分387.3常微分方程的數(shù)值解417.4非線性方程(組)求解457.5函數(shù)優(yōu)化47第8章符號計算488.1符號計算基礎(chǔ)488.2微積分498.3線性代數(shù)518.4方程求解5354第1章緒論1.1科學(xué)計算簡介科學(xué)計算，即對科學(xué)和工程中的數(shù)學(xué)問題進(jìn)行數(shù)值計算。數(shù)值計算的過程主要包括建立數(shù)學(xué)模型、建立求解的計算方法、計算機(jī)實現(xiàn)三個階段。數(shù)值計算的特點是計算方法比較復(fù)雜，方法種類多種多樣，如數(shù)值微分、數(shù)值積分、常/偏微分方程、線性代數(shù)方程、有限

3、元等。數(shù)值計算所關(guān)心的焦點是計算精度（誤差影響）。科學(xué)計算可分為兩類：一類是純數(shù)值的計算，例如求函數(shù)的值，方程的數(shù)值解;另一類計算是符號計算，又稱代數(shù)運(yùn)算，這是一種智能化的計算，處理的是符號。符號可以代表整數(shù)，有理數(shù)，實數(shù)和復(fù)數(shù)，也可以代表多項式，函數(shù)，還可以代表數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)如集合，群的表示等等。我們在數(shù)學(xué)的教學(xué)和研究中用筆和紙進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算多為符號運(yùn)算。主要的數(shù)學(xué)軟件有：Mathematica、MATLAB、Maple和MathCAD。盡管計算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)在代替人進(jìn)行繁瑣的符號運(yùn)算上有著無比的優(yōu)越性，但計算機(jī)畢竟是機(jī)器，它只能執(zhí)行人們給它的指令。此外，雖然計算機(jī)

4、代數(shù)系統(tǒng)包含大量的數(shù)學(xué)知識，但這僅僅是數(shù)學(xué)的一小部分，目前有許多數(shù)學(xué)領(lǐng)域計算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)還未能涉及。1.2Matlab概述1980年前后，當(dāng)時的新墨西哥大學(xué)計算機(jī)系主任CleveMoler教授在講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)了用其他高級語言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB(MATrixLABoratory，即矩陣實驗室),這一軟件利用了當(dāng)時數(shù)值線性代數(shù)領(lǐng)域最高水平的EISPACK和LINPACK兩大軟件包中可靠的子程序，用Fortran語言編寫了集命令翻譯、科學(xué)計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)。只要給出一條命令，立即就可以得出該命令的結(jié)果，而無需像C和Fort

5、ran語言那樣，首先編寫源程序，然后對之進(jìn)行編譯、連接，最終形成可執(zhí)行文件。這無疑會給使用者帶來了極大的方便。此后，CleveMoler等人成立了MathWorks的公司，用C語言作了完全的改寫，于1984年推出了第一個MATLAB的商業(yè)版本。其后又增添了豐富多彩的圖形圖像處理、多媒體功能、符號運(yùn)算和它與其他流行軟件的接口功能，使得MATLAB的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍越來越廣。到目前為止其最高版本7.0版已經(jīng)推出。MATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、方便實用的繪圖功能及語言的高度集成性，它在其他科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用也是越來越廣，并且有著更廣闊的應(yīng)用前景和無

6、窮無盡的潛能。MATLAB可以將使用者從繁瑣、無謂的底層編程中解放出來，把有限的寶貴時間更多地花在解決問題中，這樣無疑會提高工作效率。目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)與工程計算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計算機(jī)高級編程語言了，在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色?？梢灶A(yù)見，在科學(xué)運(yùn)算、自動控制與科學(xué)繪圖領(lǐng)域MATLAB語言將長期保持其獨(dú)一無二的地位。一、MATLAB的主要特點l有高性能數(shù)值計算的高級算法特別適合矩陣代數(shù)領(lǐng)域；l有大量事先定義的數(shù)學(xué)函數(shù)并且有很強(qiáng)的用戶自

7、定義函數(shù)的能力；l有強(qiáng)大的繪圖功能以及具有教育、科學(xué)和藝術(shù)學(xué)的圖解和可視化的二維、三維圖；l適合個人應(yīng)用的強(qiáng)有力的面向矩陣(向量)的高級程序設(shè)計語言；54l與其它語言編寫的程序結(jié)合和輸入輸出格式化數(shù)據(jù)的能力；l有在多個應(yīng)用領(lǐng)域解決難題的工具箱。本教程基于MATLAB6.5版。一、操作環(huán)境matlab主界面：菜單、工具欄、工作區(qū)（命令窗口）、workplacebrower、commmandhistory等。Figtrue窗口：m文件編輯窗口：有些工具箱也提供了操作界面，可以通過命令或選擇start的toolboxes菜單進(jìn)入。二、引例>>2+6–4ans=4>

8、>ans/2ans=2也可以定義變量>>a=5a=5