计算方法与MATLAB应用教案

教案

院（部）：

教研室:

主讲教师:

课程名称:MATLAB工程应用

授课专业:

课程说明

一'课程的基本情况

课程名称：MATLAB工程应用

课程性质：实践课

课程学分学时：2

适用专业：机械设计制造及其自动化

课程简介：作为当今全世界最流行的第四代计算机语言一MATLAB系统，由于它在航空航天、

科学计算、自动控制、图形图象处理、系统建模仿真、数据分析、控制工程、机械优化等不

同领域的广泛应用，以及它自身所具备的高度工具化、平台性及优秀的数据可视化功能而具

有独特的优势。目前，MATLAB系统的开发和利用已极大地被工程技术以及教育界所关注与

重视。

本课程主要面向工科类学生，主要学习MATLAB的语法规则、基本命令和使用环境，使

学生掌握MATLAB的基本命令和基本程序设计方法，提高使用该语言的应用能力，具有使用

MATLAB语言编程和调试的能力，以便为后续多门课程使用该语言奠定必要的基础。

二'教学目标

1.本课程设置的主要任务是通过对MATLAB.5环境、MATLAB矩阵及其运算、MATLAB程

序设计、MATLAB文件操作、MATLAB绘图、MATLAB数据分析与多项式计算、MATLAB

解方程与函数极值、MATLAB数值积分与微分MATLAB符号计算、MATLAB图形句

柄、MATLAB图形用户界面设计、Simulink动态仿真集成环境、掌握应用MATLAB进行

科学运算的能力；

2.进行简单程序设计的技能；

3.了解MATLAB在Simulink仿真环境中的应用；

4.了解MATLAB与其它应用程序的接口；

5.培养学生利用MATLAB软件处理问题的思维方式和程序设计的基本方法，启发学生主动

将MATLAB引入到其它基础课和专业课。为其它专业课的学习，为进行各种实用程序的开发，

毕业设计的实施以及将来走上工作岗位的实际应用打下良好的基础。

1

第一讲绪论

一、目标与要求

了解matlab的起源，发展，优势，应用范围等,熟悉matlab的操作界面，能够进行简单的数值

汪算。

二、教学重点与难点

本堂课教学的重点在于引导学生掌握matlab的安装，熟悉matlab操作界面，并进行简单的运算。

三、教学方法

本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的学习内容。

四、教学内容

提问：机械工程的研究和工程实践过程哪些地方要运用到计算机技术？

MATLAB的工程应用？（需要学生杳阅资料完成）

文件(F)邸8(E)SS(V)ftA(l)TM(T)攵面(D)HD(W)«®)(H)

(—)matlab是什么?

2

MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)(['meitriks]:矩阵，基质，模型；[Is'boratsri]:

实验室)的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、

数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大

部分。

(1)什么是Simulink?

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具,是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现

动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信

号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建

模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，

Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI),这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作

就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

simulink的启动

1)在MATLAB命令窗口中输入simulink

结果是在桌面上出现Y称为SimulinkLibraryBrowser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分

类的各种模块的名称。当然用户也可以通过MATSB主窗口的快捷按钮来打开SimulinkLibrary

Browser窗口。

2)在MATLAB命令窗口中输入simulink3

结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library:simulink3的Simulink模块库窗口。两种模

块库窗口界面只是不同的显示形式，用户可以根据各人喜好进行选用，一般说来第二种窗口直观、形

象，易于初学者，但使用时会打开太多的子窗口。

(2)MATLAB和Simulink的关系？

3

Simulink是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它与MATLAB

语言的主要区别在于，其与用户交互接口是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可

以把更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。

所谓模型化图形输入是指Simulink提供了一些按功能分类的基本的系统模块，用户只需要知道这

些模块的输入输出及模块的功能，而不必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，

再将它们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取），进而进行仿真与分析。

matlab中的simulink主要是面向通信和控制的动态系统仿真。

Simulink是MATUXB的重要工具箱之一，是用来可视化实现系统及建模与动态仿真的有效工作平

台。在目前计算机应用日益显露出来的模型化、模块化的趋势下，Simulink必将得到更多人的青睐。

（二）matlab的起源与发展

初始阶段：MATLAB名字由MATrix和LABorator/两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七

十年代后期的事：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的CleveMoler教授出于减轻学生编程负

担的动机为学生设计了一组调用UNPACK和EISPACK库程序的''通俗易用"的接口此即用FORTRAN

编写的萌芽状态的MATUXB。

发展阶段：（1）经几年的校际流传，在Little的推动下，由Little、Moler、SteveBangert合作，

于1984年成立了MathWorks公司，并把MATUXB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C

语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。MATUXB以商品形式出现后，仅

短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的

UMIST,瑞典的LUND和SIMNON，德国的KEDDC）纷纷淘汰，而改以MATLAB为平台加以重建。

在时间进入20世纪九十年代的时候，MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。到九十年

代初期在国际上30几个数学类科技应用软件中,MATLAB在数值计算方面独占鳌头而Mathematica

和M叩Ie则分居符号计算软件的前两名。Mathcad因其提供计算、图形、文字处理的统一环境而深受

中学生欢迎。

4

（2）MathWorks公司于1993年推出MATLAB4.0版本，从此告别DOS版。4.x版在继承和发展

其原有的数值计算和图形可视能力的同时，出现了以下几个重要变化：

a）推出了SIMULINK,这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。它的出现使

人们有可能考虑许多以前不得不做简化假设的非线性因素、随机因素，从而大大提高了人们对非线性、

随机动态系统的认知能力。

b）开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开

发的道路。

c）推出了符号计算工具包。1993年MathWorks公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权，

以为''引擎'开发了公司此举加快结束了国际上数值计

MapleSymbolicMathToolbox1.0oMathWorks

算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展新时代。

）构作了公司瞄准应用范围最广的,运用和,实现了

dNotebook0MathWorksWordDDEOLE

MATLAB与Word的无绛连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一

体的高水准环境。

（3）1997年仲春，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2,以及和1999年春的5.3版。与4.x

相比，现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、

更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。

发展历程20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任CleveMoler为了减轻学生编

程的负担，用编写了最早的年由、、合作成立

FORTRANMATLABO1984LittleMolerSteveBangert

了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATSB已成为国际控制界的

标准计算软件。

（三）国外matlab的应用

5

在欧美大学里，诸如应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信、时间序

列分析、动态系统仿真等课程的教科书都把MATLAB作为内容。在那里，MATLAB是攻读学位的大学

生、硕士生、博士生必须掌握的基本工具。

在国际学术界，MATLAB已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。在许多国际一流学术刊

物上，（尤其是信息科学刊物），都可以看到MATLAB的应用。

在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国

NationalInstruments公司信号测量、分析软件LabVIEWCadence公司信号和通信分析设计软件SPW

等，或者直接架构在MATLAB之上，或者以MATLAB为主要支撑。又如HP公司的VXI硬件，TM公

司的DSP,Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受MATUXB的支持。

（四）matlab语言的特点

MATUXB的语言特点一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于

它有着不同于其他语言的特点，正如同FORTRAN和C等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机

硬件资源进行操作一样,被称作为第四代计算机语言的MATLAB,利用其丰富的函数资源，使编程人

员从繁琐的程序代码中解放出来。MATUXB最突出的特点就是简洁。MATLAB用更直观的，符合人们

思维习惯的代码，代替了C和FORTRAN语言的冗长代码。MATLAB给用户带来的是最直观,最简洁

的程序开发环境。以下简单介绍一下MATLAB的主要特点。1周语言简洁紧凑，使用方便灵活，库

函数极其丰富。MATUXB程序书写形式自由,利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务,压缩

了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，

用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上。具有FORTRAN和C等高级语言知识的读者可能已经

注意到，如果用FORTRAN或C语言去编写程序,尤其当涉及矩阵运算和画图时，编程会很麻烦。例

如，如果用户想求解一个线性代数方程，就得编写一个程序块读入数据，然后再使用一种求解线性方

程的算法（例如追赶法）编写一个程序块来求解方程，最后再输出计算结果。在求解过程中，最麻烦

的要算第二部分。解线性方程的麻烦在于要对矩阵的元素作循环，选择稳定的算法以及代码的调试动

不容易。即使有部分源代码，用户也会感到麻烦，且不能保证运算的稳定性。解线性方程的程序用

6

FORTRAN和C这样的高级语言编写，至少需要四百多行，调试这种几百行的计算程序可以说很困难。

以下用MATUXB编写以上两个小程序的具体过程。MATLAB求解下列方程，并求解矩阵A的特征值。

Ax=b，其中：A=321345672379851243235465

98347135b=1234解为：x=A\b;设A的特征值组成的向量e,

e=eig（A）0可见，MATLAB的程序极其简短。更为难能可贵的是，MATUKB甚至具有一定的智

能水平，比如上面的解方程，MATLAB会根据矩阵的特性选择方程的求解方法，所以用户根本不用怀

疑MATSB的准确性。2）运算符丰富。由于MATLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C

语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短。3）MATLAB既具

有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。

4）程序限制不严格，程序设计自由度大。例如，在MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。5）

程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。6）MATLAB

的图形功能强大。在FORTRAN和C语言里，绘图都很不容易，但在MATUXB里,数据的可视化非

常简单。MATUXB还具有较强的编辑图形界面的能力。7）MATLAB的缺点是，它和其他高级程序相

比,程序的执行速度较慢。由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解

释执行,所以速度较慢。8）功能强大的工具箱是MATLAB的另一特色。MATLAB包含两个部分：核

心部分和各种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又分为两类：功能性工具

箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能，图示建模仿真功能，文字处理功能

以及与硬件实时交互功能。功能性工具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如

control,toolbox,signlproceessingtoolbox,commumnicationtoolbox等。这些工具箱都是由

该领域内学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高，

精，尖的研究。9）源程序的开放性。可以使用日it+函数名齐放性也许是MATLAB最受人们欢

迎的特点。除内部函数以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可

通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。

（五）实例

7

20世纪最著明的物理学家爱因斯坦提出了著明的相对论，相对论最著明的质能转换公式如下：

E=mc2

这个公式将质量和能量两个独立的领域联系在一起了，可用于计算核反应过程中物质所释放的能

量。太阳能够释放385xl024j/s的能量，这些能量全部都是由核反应产生的。使用MATLAB进行计算

一天中太阳释放的能量需要多少物质进行转换。

光速c=3.0xl08m/s

(六)软件的安装及激活

(七)练习

在进一步学习之间，先做如下练习，在命令窗口中输入如下表达式：

1.5+2

2.5*2

3.5/2

4.3+2*(4+3)

5.2.54*8/2.6

6.6.3-2.1045

7.3.6A2

8.1+2八2

9.sqrt(5)

10.cos(pi)

(A)matlab中常用的command窗口命令

8

1)【上、下键】一切换到之前、之后的命令，可以重复按多次来达到你想

要的命令

2)clc一清除命令窗口显示的语句，此命令并不清空当前工作区的变量，仅

仅是把屏幕上显示出来的语句清除掉

3)clear—这个才是清空当前工作区的变量命令，常用语句clearall来完成

(九)MATLAB窗口

■Commadwindows

■Currentdirectory

■Workplace

■Commandhistorywindows

■Documentwindows

■Graphicswindows

■Editingwindows

1)Commandhistorywindows

■历史命令窗口记录所有运行过的命令。当退出MATLAB或运行clc命令时，命令窗

口将会被清空，但历史命令窗口仍然会保存所有运行过的命令。

1.编辑菜单可以清空该窗口中的命令。Edit-clearcommandhistory

2.双击历史命令窗口中的命令行就可以把该命令调回命令窗口运行。

3.单击并拖拽命令代码到命令窗口也可运行历史命令

9

2)Workplace

■工作区记录命令窗口中已经运行过变量。

■ans是matlab中默认的结果变量.每次matlab进行运算后,结果都要储存在指定的

变量中.如果你只是输入表达式,却不指定把表达式的运算结果储存在哪个变量里面,那么

matlab就自动地将结果储存在ans变量中.直到下一次不带指定存储变量的运算结束前,ans

中所储存的值不变.

■float是单精度浮点数，它的范围可以取到-3.40292347E+38至U+3.40292347E+38之

间

■double是双精度浮点，它的范围可以取到-1.79769313486231570E+308到

+1.79769313486231570E+308之间

■单精度浮点变量与双精度浮点变量在内存的占用上是不同的.一般float是4个字节,

而double是8个字节

3)Currentdirectory

存储的相关文件会保存到当前路径。

4)Documentwindows

■双击工作区内的任何一个变量就会出现文档窗口。

■可以更改变量的数值

■创建新的数组

5)Graphicswindows

x=[l2345];

10

y=[1020304050]

Plot(x,y)

6)在编辑窗口中可以输入或保存多个命令，但是不一定执行。以下以条

路径可以进入编辑窗口：

File-new-M-file

在命令提示符后输入edit

在工具栏按纽里面点击Newfile按纽

7)Matlab变量命名规则

■变量名必须以字母开始，区分大小写，最长变量名为63个字符，可以用namelengthmax来

保证

■变量名中允许使用的字符仅包括：字母，数字和下划线。可以用isvarname来核实变量名的有

效性。与其它计算机语言类似，数字1表示true,数字0表示false

Isvarnametime;

■MATLAB中保留的关键字不能作为变量名。用户可以使用命令iskeyword查看系统预定义的

关键字

■MATLAB允许重新指定内置函数名作为变量名。

sin=4

但这样做是很危险的，因为函数内置sin就不能再被使用了。可以输入下述命令将sin恢复到函数

功能

clearsin

MATLAB中可以用which来检查一个变量是否为内置函数

Whichsin

8)练习

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■判断下面哪些变量名可以在MATLAB中使用。先初步判断，然后用isvarname,iskeyword,

which等命令进行测试

l.test7.istgroup

2.Test8.Group_one

3.1f9.zzaAbc

4.my-book10.z34wAwy?12#

5.my_bookll.sin

6.Pi12.log

/教学反思

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第二讲基本入门知识

一、目标与要求

掌握matlab中基本的入门知识。

二、教学重点与难点

本堂课教学的重点在于引导学生在对matlab基本知识的一些应用。

三、教学方法

本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的学习内容。

四、教学内容

2.1应用基础

一、最简单的计算器使用方法

MATLAB的基本特性之一就是其演草纸式的数学运算功能，用户可以在命令窗口中进行各种数学

演算。

例：求算术运算［9x(10-1)+19卜22的结果。

解：在MATLAB命令窗口中输入：

»(9*(10-l)+19)/2A2

按回车键，命令被执行，显示下述结果：

ans=

25

说明：①在全部输入一个命令行内容后，必须按下回车键，该命令才会被执行。无需在命令行的

末尾处执行，在一个命令行的任何一处都可执行。

②运算符号均为西文字符,不能在中文状态下输入。

③"ans"是运算答案，是MATSB的一个默认变量。

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④如果不显示计算结果，可在命令行末尾添加分号，以分号结尾的命令行语句，尽管该命令已执

行，但MATUXB不会把其运算结果显示在命令窗口中。

二、矩阵

1、矩阵的生成

在MATLAB中，矩阵的生成可以以矩阵的格式输入数据，也可以用"load”命令调用已存储的矩

阵数据或矩阵变量,还可以应用MATLAB提供的函数生成特殊矩阵。

在MATLAB中输入矩阵要遵循以下基本规则：

①矩阵元素之间用空格或逗号分隔，矩阵行之间用分号隔离，整个矩阵放在方括号里，目标点符

号一定要在英文状态下输入。

②不必事先对矩阵维数做任何说明，存储时将自动配置。

③MATLAB区分字母的大小写。

'111'

例：以矩阵格式输入数据,自定义一个三阶帕斯卡矩阵A=123。

136

解：在MATLAB命令窗口中输入：

»A=[1,1,1；1,2,3;1,3,6]%或者把逗号改为空格输入

运行结果为：

A=

111

123

136

A(I,j)表示矩阵A中第i行第j列元素；A(i,：)表示矩阵A中第i行全部元素；A(:,j)

表示矩阵A中第j列全部元素。

2、特殊矩阵的生成

(1)空矩阵

空矩阵用"口"表示。空矩阵的大小为零，但变量名却保存在工作空间中。

(2)单位矩阵

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单位矩阵使用函数eye。实现，调用格式如下：

eye(n)生成nxn维单位矩阵

eye(n,m)生成nxm维单位矩阵

(3)零矩阵

零矩阵用函数zeros()实现，调用格式与函数eye()完全相同。

(4)全部是1的矩阵

元素全部为1的矩阵可用函数ones()实现，调用格式与函数eye()完全相同。

(5)对角矩阵的生成

对角矩阵是指对角线上的元素为任意数，其他元素为零的矩阵。用函数diag()实现。格式为：

diag(V)

diag(V,K)

说明：V为某个向量，K为向量偏离主对角线的列数。K=0,V在主对角线上；K>0,V在主对角

线以上；K<0,V在主对角线以下。

例：对角矩阵生成演示。

解：在MATLAB命令窗口中输入：

>>v=[l2345]；

>>diag(v)

其运行结果为：

ans=

10000

02000

00300

00040

00005

三、MATLAB的基本要素

MATUXB的基本要素包括变量、预定义变量、数值、字符串、运算符、标点符及复数等。

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1、变量

MATLAB会自动依据所赋予变量的值或对变量所进行的操作来识别变量的类型。如果赋值变量已

存在，将使用新值代替旧值，并以新值类型代替旧值类型。

MATUXB变量的命名遵循以下规则：

(1)变量均先定义、后使用。

(2)变量名以英文字母开头。

(3)变量名可以由字母、数字和下划线混合组成。

(4)对于6.5以上版本，变量名最多可包含63个字符。

(5)变量名中不得包含空格和标点，但可以包含下划线。

(6)MATLAB区分变量大小写。

2、预定义变量

在MATLAB中存在一些固定变量(也称为常量)，这就是MATLAB默认的预定义变量，也称为默

认变量，每当MATLAB启动时，这些变量就被产生。

MATLAB的预定义变量

名称变量含义名称变量含义

ans计算结果的缺省变量名nargin函数输入变量个数

beep使计算机发出“嘟嘟"声nargout函数输出变量个数

bitmax

最大正整数，9.0072K10,5Pi圆周率TT

eps计算机中的最小数£,£=23realmin最小正实数,2T°22

i或j虚数单位,定义为Qrealmax最大正实数,(2-e)2,023

Inf或inf无穷大，如1/0varagin可变的函数输入变量个数

NaN或nan不定值，如0/0,00/00,0*8varagout可变的函数输出变量个数

3、数值

可以使用十进制计数法，也可以使用科学计数法，数值的有效范围为103&~10琳o

4、字符串

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创建字符串的方法：先将待建的字符串放在一个“单引号对"中，再按回车键，且该单引号对必

须在英文状态下输入，但字符串内容可以为中文。

5、运算符

MATUXB的运算符包括算术运算符、关系运算符和逻辑运算符。

MATLAB的算术运算符

操作符功能操作符功能

十算术加/算术右除

-算术减.*点乘

*算术乘A点乘方

A算术乘方A点左除

MATLAB的关系运\算术左除./点右除算符及逻辑运算

符

操作符功能操作符功能操作符功能

==等于>=大于等于&与

Z-不等于<小于1或

>大于<=小于等于非

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6、标点符

所有标点符号均在西文状态下输入。

MATLAB的标点符

标点功能标点功能

符符

•冒号，具有多种应用功能*小数点及域访问符等

1分号，区分行及取消运行显示续行符

灯

%

1逗号，区分列及函数参数分隔百分号，注释标记

符等

()括号，指定运算优先级!惊叹号，调用操作系统运算

[]方括号，矩阵定义的标志灯=等号，赋值标记

{)花括号，用于构成元胞数组等单引号，字符串的标识符，必须成对

使用

(1)冒号

在MATLAB中，冒号不仅可以定义行向量，还可以截取指定矩阵中的部分元素。

例：用冒号定义增量为1的行向量。

解：在MATLAB命令窗口中输入：

>>a=2:8

运行结果为：

a=

2345678

例：用冒号定义增量为给定值的行向量。

解：在MATLAB命令窗口中输入：

>>a=0:10:80

运行结果为：

18

a=

01020304050607080

例：用冒号截取指定矩阵中的部分元素。

解：在MATLAB命令窗口中输入：

>>A=[123;456;789];

»B=A(1：2,：)%取出矩阵A的第1行和第2行

运行结果为：

B=

123

456

(2)分号

分号在矩阵中用来分隔行，如果不希望某些运算结果显示在屏幕中，还可以用分号

作为该行结束的标志。

7、复数

复数的生成可以利用下面语句：

z=a+bi或z=r*exp(0*i),其中r是复数的模，9是复数幅角的弧度数。

巴

例：已知复数=2e'6,计算=无1。

Z]=3+Z4,Z2=1+⑵z3z

Z3

解：在MATLAB命令窗口中输入：

>>zl=3+4i;

>>z2=l+2i;

>>z3=2*exp((pi/6)*i);

>>z=zl*z2/z3

运行结果为：

z=

0.3349+5.58011

2.2基本操作

19

一、命令窗口

1、命令窗口显示及设置

个性设置方法：选择菜单"File|Preference",打开参数设置对话框。

2、命令窗口的常用控制命令

命令功能命令功能

cd设置当前工作目录exit关闭/退出MATLAB

elf清除图形窗口quit关闭/退出MATLAB

cic清除命令窗口中显小的内容more使其后的显示内容分页进行

clear清除工作空间中保存的变量type显示指定M文件的内容

dir列出指定目录下的文件和子目录清单which指出其后文件所在的目录

edit打开M文件编辑器

3、命令窗口中命令行的编辑

键名功能键名功能

t前寻式调回已输入过的命令行Home使光标移到当前行的首端

1后寻式调回已输入过的命令行End使光标移到当前行的尾端

4―在当前行中左移光标Delete删去光标右边的字符

—>在当前行中右移光标Backspace删去光标左边的字符

PageUp前寻式翻阅当前窗口中的内容Esc清除当前行的全部内容

PageDown后寻式翻阅当前窗口中的内容

20

二、命令历史窗口

命令历史窗口的主要应用功能及操作方法

应用功能操作方法简捷操作方法

复制单行或多行命选中单行或多行命令；单击鼠标右键选中变量之后，按

令打开现场菜单；选择菜单"Copy”;“Ctrl+C”键

把选中的单行或多行命令粘贴到包括

命令窗口在内的任何地方

运行单行命令选中单行命令；单击鼠标右键打开现用鼠标左键双击单行命

场菜单；选择菜单"Evaluate令

Selection”;在命令窗口中运行

运行多行命令选中多行命令；单击鼠标右键打开现—

场菜单；选择菜单"Evaluate

Selection";在命令窗口中运行

将多行命令写成M选中多行命令；单击鼠标右键打开现

文件场菜单;选择菜单"CreateM-File”,

打开书写这些命令的M文件编辑/调

试器；进行相应操作，即建立所需的

M文件

三、当前目录浏览器

文件详细列表区的主要应用功能及操作方法

应用功能操作方法简捷操作方法

运行M文件选中文件；单击鼠标右键；选择菜单"Run"一

编辑M文件选中文件，单击鼠标右键;选择菜单"Open"双击M文件

把MAT文件的全部选中数据文件，单击鼠标右键；选择菜单双击MAT文件

数据输入工作空间"Open"

把MAT文件的部分选中数据文件，单击鼠标右键；选择菜单

数据输入内存"ImportData",打开数据预览选择对话

框"ImportWizard";选中待装载数据变

量名,单击“Finish"

21

四、工作空间浏览器

工作空间是指运行MATLAB的程序或命令时生成的所有变量与MATLAB提供的常量

构成的空间，也称为内存空间。

工作空间浏览器的主要应用功能及操作方法

应用功能操作方法简捷操作方法

变量的字符显示选中变量；右键选择菜单"Open用鼠标左键双击

Selection"变量

变量的图形显示选中变量；右键选择菜单"Plotall——

columns"

全部内存变量保存为MAT右键选择菜单"Saveas...”—

文件

部分变量保存为MAT文选中若干变量，右键选择菜单"Save——

件as...”

重命名变量名选中欲重命名的变量；右键选择—

"Rename"

变量复制选中若干变量，右键选择"Copy"Ctrl+C

五、数组编辑器

是工作空间浏览器的一个组件，用于生成数组、观察数组内容以及编辑其值。打开

的三种方法：

1、选中工作空间浏览器中的任意一维或二维数组，再双击该数组。

2、单击工作空间浏览器的工具栏图标。

3、选择菜单"OpenSelection"。

通常在命令窗口中输入较大规模数组时，先在命令窗口中向一个新变量赋"空"矩

阵，然后打开数组编辑器逐格填写数组元素值。

六、数据文件的存取

1、数据文件的保存

22

saveFileName将全部变量保存为当前目录下的

FileName.mat文件

saveFileNamevlv2将变量vl,v2保存为FileName.mat文件

saveFileNamevlv2-append将变量vl,v2添加到已有的FileName.mat

文件中

saveFileNamevlv2-ascii将变量vl,v2保存为FileName8位ASCII

文件

saveFileNamevlv2-ascii-double将变量vl,v2保存为FileName16位ASCH

文件

2、数据文件的调入

loadFileName将FileName.mat文件中的全部变量装入工

作空间

loadFileNamevlv2将FileName.mat文件中的vl,v2变量装

入工作空间

loadFileNamevlv2-ascii将FileNameASCII文件中的vl,v2变量

装入工作空间

/教学反思

23

第三讲函数的运用

一、目标与要求

掌握matlab中内置的初等数学函数、三角函数、数据分析函数等函数的运用。

二、教学重点与难点

本堂课教学的重点在于引导学生在命令窗口进行一些简单的计算，对matlab初等

的数学函数能够熟练运用，并能写一些matlab的简单程序解决实际问题。

三、教学方法

本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的

学习内容。

四、教学内容

一、课程内容回顾

上节课主要学习了数据显示格式、复数的运算、算术运算等。

(1)短数据格式和长数据格式之间的显示切换

(2)15+16i,求该复数的模和辐角,实吾屿虚部

(3)[1:3;2：4;3:5],求矩阵的转置

初等数学函数包括对数函数、指数函数、绝对值函数、四舍五入函数和离散数学中

的函数。我们今天课程的任务就是掌握这些函数的运用。

二、常用的数学函数

常用数学函数

abs(x)求X的绝对值

24

sqrt(x)求x的平方根(squareroot)

Nthroot(x,n)求X的n次方实数根，函数的输出结果不能是复数

sign(x)如果x大于0输出1;如果如果x等于0输出0;如果如果x

小于0输出-1

rem(x,y)求x/y的余数

exp(x)计算ex,其中e是自然对数的底,数值约等于2.7183

log(x)计算ln(x),它是x的自然对数(底为e)

loglO(x)计算lg(x),x的常用对数(底为10)

Iog2(x)以2为底的对数，其它数值为底的对数运算需要间接求得。

Matlab未提供通用的对数运算函数

练习

创建矢量X,在-9到12之间，步长为3

(1)求X除以2的商

(2)求x除以2的余数

(3)ex

(4)求x的自然对数ln(x)

(5)求x的常用对数lg(x)

(6)用函数sign确定矢量x中哪些元素为正

(7)将显示格式变为rat，显示x除以2的结果

Eg:x=-9:3:12;

(1)x/2;(2)rem(x,2);(3)exp(x);(4)log(x);(5)loglO(x);(6)sign(x);

(7)formatrat;x/2

三、取整函数

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Matlab中有几种不同的取整函数。其中最常用的是四舍五入。然而取上近似还是取

下近似要根据实际情况而定。例如，在杂货店买水果，苹果0.52美元一个，5美元能买

几个？

5.00

=9.6154苹果

0.52/苹果

但是在现实生活中，显然不能买半个苹果，而且也不能四舍五入到10.所以，只能向下

取近似值9.

取整函数

round(8.6)

round(x)对x四舍五入

ans=9

对X取整，舍弃小数点后fix(8.6)

fix(x)

的数值ans=8

floor(-8.6)

floor(x)对X负向取整

ans=-9

ceil(-8.6)

ceil(x)对X正向取整

ans=-8

四、离散数学中的函数

离散数学就是有关数的数学，也就是中学代数里的因式分解、求最大公因数和最小

公倍数。此外还有统计学和概率论中的阶乘运算。

离散数学中的函数

factor(x)对x进行因式分解

gcd(x,y)找出x和y的最大公因数

Icm找出x和y的最小公倍数

rats(x)用分数表示X

factorial(x)计算X的阶乘，如6!=6x5x4x3x2xl

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计算n中选k的组合数。如10中选3的可能组合数为

nchoosek(n,k)

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primes(x)提出小于X的素数

检查X是否为素数，若X是素数，则返回1；否则，返

isprime(x)

回0

练习

(1)求322的因数

factor(322)

(2)找出322和6的最大公约数

gcd(322,6)

(3)检验322是否为素数

isprime(322)

(4)计算从0到322之间素数的个数

A=pri