MATLAB入门教学省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

数学软件西南科技大学网络教育系列课程数学软件主讲教师:鲜大权副教授西南科技大学理学院数学系第1讲绪论1第1页一、数学软件及其分类1、数学软件：全部能用于处理数学问题软件皆可称为数学软件。所以，数学软件是一个软件集合，不是单指某个软件。2、数学软件分类：数学软件从功效上分类可分为通用数学软件包和专业数学软件包。

通用数学软件包功效比较完备，包含各种数学、数值计算、丰富数学函数、特殊函数、绘图函数、用户图形届面交互功效，与其它软件和语言接口及庞大外挂函数库机制(工具箱toolbox)。常见通用数学软件包有Matlab、Mathematica和Maple，其中Matlab以数值计算见长，Mathematica和Maple以符号运算、公式推导见长。2第2页

专用数学软件包有：

(1)绘图类软件如MathCAD,Tecplot,IDL,Surfer,Origin,SmartDraw,DSP；(2)数值计算类软件如Matcom,IDL,DataFit,S-Spline,Lindo,Lingo,O-Matrix,Scilab,Octave,linpack/lapack/BLAS/GERMS/IMSL/CXML);(3)有限元计算类如ANSYS,MARC,PARSTRAN,FLUENT,FEMLAB,FlexPDE,Algor,COSMOS,ABAQUS,ADINA；(4)计算化学类如Gaussian98,Spartan,ADF,ChemOffice；(5)数理统计类如GAUSS,SPSS,SAS,Splus,statistica,minitab；(6)数学公式排版类如MathType,MikTeX,ScientificWorkplace,ScientificNootbook；上述分类比较笼统，很多软件功效也有交叉，限于经验与篇幅，不能逐一而论。3第3页二、数学软件四大家当前在科技和工程界比较流行和著名数学软件主要有Maple、MATLAB、MathCAD和Mathematica四个，被称为数学软件四大家。它们在各自针正确目标上各具特色。4第4页1、MapleV系统Maple是加拿大滑铁卢大学(UniversityofWaterloo)和WaterlooMapleSoftware企业注册一套为微积分、线性代数和微分方程等高等数学使用软件包。是当今世界上最优异几个数学软件之一，它以良好Map使用环境、无以伦比符号计算、高精度数值计算、灵活图形显示和高效编程功效，为越来越多师生和科研人员所喜爱。其符号计算能力还是MathCAD和MATLAB等软件符号处理关键。Maple提供了余种数学函数，包括普通数学、高等数学、线性代数、数论、离散数学、图形学。还提供了一套内置编程语言，用户可开发自己应用程序，且Maple本身各种函数，基本上是用此语言开发。Maple采取字符行输入方式，输入时需要按照要求格式输入，即使与普通常见数学格式不一样，但灵活方便，也很轻易了解。输出则可选择字符方式和图形方式，产生图形结果可方便地剪贴到Windows应用程序内。Maple适合用于处理微积分、解析几何、线性代数、微分方程、计算方法、概率统计等数学分支中常见计算问题。

5第5页2、MathCAD

系统

MathCAD是美国Mathsoft企业1986年推出集文本编辑、数学计算、程序编辑和仿真于一体一个交互式数学系统软件。从早期DOS下1.0和Windows下4.0版，到1999年8.0版MathCAD8，其主要特点是输入格式与人们习惯数学书写格式很近似，采取所见所得界面，适合无须复杂编程或要求比较特殊计算。还带有一个程序编辑器，在比较短小计算速度要求较低时常采取它。其程序编辑器优点是语法尤其简单。功效也从简单数值计算，直至引用Maple强大符号计算能力，使得它发生了一个质飞跃。但Mathcad在对待数值计算、符号分析、文字处理、图形能力开发上，不以专业水准为追求，而尽力集各种功效为一体。需考究精度、速度、算法稳定性数值计算问题和需经复杂推理符号运算问题，都不是Mathcad所致力处理目标。在输入一个数学公式、方程组、矩阵之后，计算机能直接给出结果，而无须去考虑中间计算过程。令人激动是在加入软件包自带Maple插件后能直接支持符号运算，能够在计算机上输入数学公式、符号和等式等，很轻易地算出代数、积分、三角以及很多科技领域中复杂表示式值，并可显示数学表格和图形,经过对图形结果分析，使我们对问题了解愈加形象。

MathCAD可看作一个功效强大计算器，没有很复杂规则。它可和Word、Lotus、WPS等字处理软件很好配合使用，而把它看成一个出众全屏幕数学公式编辑器。

6第6页3、Mathematica系统

Mathematica是由美国物理学家StephenWolfram领导WolframResearch开发数学系统软件，拥有强大数值和符号计算能力，在这方面与Maple类似，但不是基于Maple，而是自己开发。

Mathematica基本系统主要是用C语言开发，因而可轻易地移植到各种平台上。它是一个交互式计算系统，在用户和Mathematica相互交换、传递信息数据过程中完成。Mathematica系统所接收命令都被称作表示式，系统在接收一个表示式后就对它进行处理，然后再把计算结果返回。Mathematica对于输入形式有比较严格要求，用户必须按照系统要求数学格式输入，系统才能正确处理，不过因为3.0版本引入输入面板，而且可修改、重组输入面板，所以以前版本输入指令时需要不停切换大小写字符繁琐方式得到很好改进。能够用各种格式保留文件和剪贴内容，包含RTF、HTML、BMP等格式。

它是当前比较流行符号运算软件之一，它不但能够完成微积分、线性代数及数学各个分支公式推演中符号演算，而且能够数值求解非线性方程、优化等问题。它不但是数学建模得力助手，也是大学数学教育和科学研究不可或缺工具。

7第7页4、MATLAB系统MATLAB是英文MatrixLaboratory(矩阵试验室)缩写，最早由C.Moler在70年代用Fortran语言编写，从80年代3.0DOS版，现在已更新至7.x版，所提供工具箱覆盖信号处理、系统控制、统计计算、优化计算、神经网络、小波分析、偏微分方程、含糊逻辑、动态系统模拟和符号运算等领域，成为科技计算、视图交互系统和程序语言。并可运行在Windows9X/NT、OS/2、Sun、Unix、Linux等十几个操作平台。

MATLAB程序主要由主程序和各工具包组成，其主程序含数百个内部关键函数，工具包则包含复杂系统仿真、信号处理、系统识别、优化、神经网络、控制系统、样条、符号数学、图像处理、统计等工具包。且5.x版本还包含一套PDF文件，从MATLAB使用入门到专题应用都有详细介绍。它是数值计算先锋，以矩阵为基本数据单位，在应用线性代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真方面已成为首选工具，是科研人员和师生进行科学研究得力工具。它在输入方面也很方便，可使用内部Editor或者其它任何字符处理器，同时Word还可与其结合而直接调用大部分功效，使Word含有特殊计算能力。8第8页三、本课程教学软件鉴于以下原因，我们选择Matlab系统为本课程教学内容：1、Matlab功效强大。它几乎能处理一切数学问题，其它软件能作工作它几乎都能作。2、Matlab操作简单。许多指令及其语法都与自然语言含有一定相关性，因而易学易记。3、Matlab普及面广。当前在欧美各国，MATLAB使用十分普及。在大学数学、工程和科学系科，它被用作许多课程辅助教学伎俩；在科研机构和工业界，更是高质量新产品研究、开发和分析主要工具之一。我国近几年也开始重视该系统并被一些有条件高校引入了课堂。

9第9页四、课程内容介绍1、MATLAB基础2、基于matlab数值与数组分析3、二、三维数据可视4、符号计算5、程序设计6、笔记本功效10第10页五.Matlab学习方法1)必须做大量上机练习，熟悉相关函数、命令及其语法格式；2)认真体会实例并多看帮助文件，它是一本很好参考书3)多思索，多参加讨论以寻求大家帮助。11第11页六、教材及参考书教材：《Matlab教程》张志涌等北京航空航天大学出版社（）参考文件：1、《Maple计算机代数系统应用及程序设计》李世奇等重庆大学出版社（1999）2、《Matlab工程数学应用》许波刘征编著清华大学出版社（）3．《数学试验》宋世德主编高等教育出版社（）4、《精通Matlab》6.5版张志涌等北京航空航天大学出版社（）5、《Matlab程序设计与实例应用》张铮杨文平等中国铁道出版社（）相关资料还很多，包含网上资料。要注意是，以上所列教材只是主要参考对象而已。为了使大家取得既简明又系统知识，我在讲课中对相关内容进行了比较大整合，而不囿于一本资料。所以，大家手里有什么版本资料不是太主要，主要是要认真体会每讲内容并多上机实践。12第12页七、作业与考评1、