(1)MATLAB工程计算及应用

MATLAB工程计算及应用教学基本要求定位：公共基础选修课目标：了解MATLAB，能够熟练掌握数学（矩阵）运算，简单编程，简单的数据处理、符号运算及基本图形绘制。对MATLAB面编程有基本了解。特点：完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业的同学都可选修。参考教材：MATLAB程序设计与应用，刘卫国，高等教育出版社

学习Matlab的基本原因不希望学生在编程上化太多时间，课程目的不是学习编程社会化的运行带来的好处：合理利用可以节约大量的时间为什么相同的时间别人比自己做出了更多的事情：硕士论文调查结果面向对象的思想带来巨大的好处紧密结合科学的前沿FromBBS:博士论文=Matlab+word课程内容简介Matlab概述数据类型和运算基于Matlab的数值分析数据和函数的可视化符号计算Matlab编程第1章Matlab概述

1、Matlab简介

2、Matlab的工作环境

3、Matlab帮助系统

Matlab产生的历史背景CleveMoler博士CleveMolerischairmanandchiefscientistatTheMathWorks.Molerwasaprofessorofmathandcomputerscienceforalmost20yearsattheUniversityofMichigan,StanfordUniversityandtheUniversityofNewMexico.在70年代中期,CleveMoler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库,LINPACK是解线性方程的程序库.在当时,这两个程序库代表矩阵运算的最高水平.Matlab产生的历史背景1983年春天,CleveMoler到Standford大学讲学，MATLAB深深地吸引了工程师JohnLittle。JohnLittle敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景，同年，他和CleveMoler，SteveBangert一起，用C语言开发了第二代专业版。这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能。

JackLittleCEO/FounderJackLittleispresident,CEO,andaco-founderofTheMathWorks,Inc.Hewasaco-authorandprincipalarchitectofearlyversionsofthecompany'sflagshipMATLABproductaswellastheSignalProcessingToolboxandtheControlSystemsToolbox.Matlab的版本演化MATLAB是“矩阵实验室”（MATrixLABoratory）的缩写，最初版本是由CleveMoler博士用FORTRAN语言开发的矩阵分析软件。MATLAB的第一个商业化的版本是1984年推出的是3.0的DOS版本1992年MathWorks公司于推出了4.0版本1994年的4.2版本扩充了4.0版本的功能，尤其在图形界面设计方面更提供了新的方法1997年推出的5.0版允许了更多的数据结构，如单元数据、多维矩阵、对象与类等，使其成为一种更方便编程的语言1999年推出的MATLAB5.3版在很多方面又进一步改进了MATLAB语言的功能Matlab的版本演化2000年10月底推出了其全新的MATLAB6.0正式版，在核心数值算法、界面设计、外部接口、应用桌面等诸多方面有了极大的改进2002年6月发布了其全新的MATLAB6.5正式版2004年5月推出Matlab7.0时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，Matlab已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件。在国外，Matlab已经经受了多年考验。在欧美等高校，Matlab已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，Matlab被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程学术界，Matlab也逐步盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在Matlab里找到合适的功能。MATLAB的主要特点MATLAB是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的优点在于快速开发计算方法，而不在于计算速度。MATLAB的基本单位为矩阵：基于矩阵运算的工作平台。多版本：windows/unix/dos/MacintoshMATLAB语言以解释方式工作具有非常友好的人机界面具有强大的作图和数据可视化功能具有极强的可扩展性：MATLAB的函数大多为ASCII文件，可以直接编辑、修改

高度适应性、开放性：MATLAB的工具箱可以任意增减，任何人可以自己生成MATLAB工具箱极多的工具箱语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富；运算符丰富；兼聚结构化与面向对象编程的特性；程序设计自由度大；良好的程序可移植性；强大的图形功能；功能性工具箱和学科性工具箱；源程序的开放性。Matlab的语言特点线性方程组求解当D＝|A|≠0，方程组有解，可用Cramer法则求解。线性方程组求解N阶行列式的计算需要n！次乘法，求解n阶线性方程组，共需要做(n+1)！次乘法。如n=20,则，需做：21！＝5.10909×101916200年！线性方程组求解数值求解方法：直接法Gauss消去法、Gauss-Jordan消去法、矩阵分解法等。迭代法Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法等。线性方程组求解Matlab求解过程：数据统计与处理

一个工厂生产三种橄榄球用品：防护帽、垫肩、臀垫。需要不同数量的：硬塑料、泡沫塑料尼龙线、劳动力。为监控生产，管理者对它们之间的关系十分关心。为把握这些量的关系，列出下面的表格。

原料产品关系表管理者接到四份订单如上表所示。问应该如何计算每份订单所需的原材料，以便组织生产？C=22014647532010589300205125101345225165114370255输入下面Matlab指令A=[423;132;133;322];B=[35206045;10155040;…20124520];C=A*B考虑一个实际编程例子如何编写一个能求出两个矩阵相乘的计算机通用子程序？是否正确？错误，未考虑其一为标量加入标量判定，是否就是通用程序了？错误，考虑其一或二者为复数矩阵MATLAB实现：C=A*B例：用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。x=linspace(0,6)y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;plot(x,y1,x,y2,x,y3)用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形Matlab能做什么基本的数据处理优化和解方程动态过程仿真：实时的和非实时的数据来源：Excel、数据库等等嵌入式的控制：Pc/104和DSP神经元网络、小波分析等等虚拟现实仿真Matlab是所有系统工具的基础设计自动化工具一般用途工具信号和图像处理控制系统设计和分析网络资源与MATLAB相似的软件Mathmatica数学计算功能。复杂符号计算，主要在理论界Mathcad数学文字软件。直接写出报告Maple符号计算功能强大SciLab免费的matlab科隆体仿真软件：MATRIXx、VisSim等等Matlab工作环境界面1.MATLAB的启动

桌面快捷方式启动开始菜单方式启动2.MATLAB和退出

Matlab菜单命令/关闭按钮在Matlab命令窗口输入exit或quitMatlab工作环境界面包含一行标题栏、一行菜单栏、一行工具栏、五个工作窗口。五个工作窗口分别为:发射台（

LaunchPad）、工作区（Workspace）、命令历史（CommandHistory）、当前路径（CurrentDirectory）和命令窗口（CommandWindows）。历史命令发射台命令窗口

标题栏

菜单栏

常用工具栏

工作区当前路径Matlab界面与初步操作workspace指令窗口菜单工作目录选择栏快捷工具栏1、MATLAB

菜单项File（文件）菜单Edit（编辑）菜单View（视图）菜单Window（窗口）菜单Web（连网信息）Help（帮助）菜单Matlab工作环境界面Matlab工作环境界面2、MATLAB工具栏

用MATLAB的M文件编辑器新建一个M文件；用MATLAB编辑器打开一个文件；将选中的内容剪切到剪贴板；将选中的内容复制到剪贴板；将剪贴板中的内容粘贴到光标指定的位置；撤消最近一次的操作；打开Simulink浏览器；打开MATLAB帮助窗口。当前工作路径例1绘制函数y=2sin(1+x)的图像，并计算当x=0.5时的函数值。

Matlab工作环境界面x=(1:0.1:10);%给出自变量x的定义域y=2*sin(1+x);%写出函数形式plot(x，y)%绘出函数图形y=2*sin(1+0.5)%求当x=0.5时的y值，其后不加分号，直接在窗口中给出结果

y=1.9950%输出y的计算结果Matlab工作环境界面例2绘制函数y=3x3-10x2+5x-8的图像fori=1:100x(i)=0.1*i;y(i)=3*x(i)^3-10*x(i)^2+5*x(i)-8;endplot(x,y)Matlab工作环境界面MATLAB通用命令MATLAB的基本组成MATLAB主程序、Simulink动态系统仿真和MATLAB工具箱（Toolbox）三大部分组成。主程序包括了MATLAB语言、工作环境、句柄图形、数学函数库和应用程序接口五部分。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。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。功能性工具箱可用于多种学科。学科性工具箱是专业的，如（control、signalproceessing、commumnication）toolbox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。matlab工具箱MATLAB主工具箱符号数学工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱Matlab产品家族Matlab扩展支持在matlab中队系统的实施和开发。工具箱：专用的函数库，解决特定领域的问题。Simulink非线性系统仿真Blockset是专门为simulink建立的模块。Matlab帮助系统Matlab联机帮助#工具条中的？按钮；#help菜单栏中前2项中的任何一项；#在命令窗口中执行helpdesk或doc。Matlab帮助系统Matlab常用的窗口帮助命令Matlab帮助系统help命令直接输入help，MATLAB将列出所有的帮助主题，每个帮助主题对应于MATLAB搜索路径中的一个目录；help后加帮助主题，可获得指定帮助主题的帮助信息；help后加函数名；help后加命令名，将得到指定命令的用法；Matlab帮助系统demo命令基本矩阵演示窗口MATLAB演示窗口Matlab帮助系统helpwin命令用于打开MATLAB的帮助文件窗Matlab帮助系统lookfor命令允许用户通过完整的或部分关键字来搜索要查找的内容who和whos的作用是列出在MATLAB工作内存中驻留的变量名exist命令用来查找或检查变量和函数的存在性帮助的使用help命令：已知命令不知道用法lookfor命令：知道命令的关键词MatlabHelp:命令查找，索引，说明书怎样获得详尽的帮助信息首先是MATLAB窗口中的help命令，它最常用、最快，往往也是最有效的。给出关键字就能找到相应的说明。Help命令简单易用，但是它要求准确给出关键字，如果记忆不准，就很难找到。这时就应该用第二种方案。HelpDesk：这是MATLAB的HTML格式的帮助文档，有着很好的组织。可以在命令行键入helpdesk，进入“MatlabHelpDesk”。HelpDesk的搜索可以使用不完全关键字，这样即使遇到记忆模糊的情况也可以很快查到。前面两种方法所得到的帮助信息常常是不够细致的，需要用第三种途径来补充，这就是电子版的使用手册。MATLAB里包含了大量关于MATLAB安装、使用、编程以及各种工具箱等的电子版手册，全部为PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手册中搜索关键字，使用非常方便。Commandwindow运行入门最简单的计算器使用法；数值、变量和表达式；指令行中的标点符号；计算结果的图形表示；求 的运算结果。>>(12+2*(7-4))/3^2ans=2>>指令输入提示符Answer的缩写简单矩阵的输入步骤：>>A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]A=123456789>>指令续行输入>>S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8S=0.6345>>续行符号数值、变量和表达式变量命名规则；Matlab采用习惯的十进制表示：－99 0.001 1.3e-3 4.5e33数值范围：10e-308~10e308大小写敏感；首字母为英文（少于63个字符）；变量名不包含空格、标点；画出衰减振荡曲线 及其它的包络线 。的取值范围是 。