matlab语言及应用第一章

2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用1MATLAB语言与应用现代设计与分析研究所王雷2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用2第1章绪论2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用3本章主要内容1.1MATLAB产生的历史背景1.2MATLAB的语言特点1.3MATLAB和其它语言及类似软件的关系1.4MATLAB的使用环境本课程的主要内容MATLAB网络资源简介2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用4MATLAB产生的历史背景MATrixLABoratory矩阵实验室MathWorks版本1984v1；1993v4；本课程v6.5或v7.1；数值计算、图示能力多学科、多领域高校、设计研究单位2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用5MATLAB的语言特点语言简洁紧凑，使用方便灵活运算符、库函数丰富具有结构化控制语句、面向对象编程特性语法限制不严格，程序设计自由度大程序的可移植性好图形功能强大源程序的开放性功能强劲的工具箱2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用6MATLAB的语言特点控制、信号、金融、优化、统计、模糊理论、神经网络、遗传算法、小波分析……由该领域内学术水平很高的专家编写用户无需编写自已学科范围内的基础程序直接进行高、精、尖的研究站在巨人的肩膀上2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用7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？该程序正确吗？错误，未考虑矩阵是否可乘2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用8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可见，用最底层的编程语言需要考虑的内容要多得多，所以调试起来不容易，容易出现漏洞MATLAB实现：C=A*B2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用9考虑下面一些例子【例1-1】高等数学问题：已知函数，如何求导及高阶导数？思路：①由分式求导公式，得出②逐次求导则可以得出问题：求导过程很繁杂，容易出错2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用10计算机求解结果不是最简pretty2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用11基于计算机的化简结果靠手工推导的方法难以准确得出手工无从推导，计算机能，Elapsedtimeis1.169050seconds.2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用12【例1-2】代数方程求根古典方法–一、二、三、四阶：直接方法–五阶或以上Abel定理，认为无解现代数值方法–林士谔-Bairstrow算法，又称为劈因子法具体实例2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用13双精度变量的数值方法代入方程后的误差精确解2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用14【例1-3】试求解极限问题result:bea2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用15数值计算方法【例1-4】极数求和计算2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用16【例1-5】非线性常微分方程组没有解析解传统数值方法–计算步长选择–计算时间–变步长解决方法：计算机数学语言＋算法微分方程2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用17【例1-6】最优化问题求解方法：一般线性规划若找不到全局最优解，可以试遗传算法若要求为整数－－整数规划2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用18【例1-7】二维曲线绘制x=0:0.1:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)%绘制正弦、余弦曲线plot(sin(x),cos(x))axisequal%绘制圆ezplot(‘1/y-log(x)+log(-1+y)+x-sin(x)’)%隐函数绘制2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用19【例1-8】三维曲线绘制t=0:0.1:6*pi;plot3(sin(t),cos(t),t);%plot3[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y);surf(x,y,z)%surfcolorbarcontour3(x,y,z,10)view(0,90)2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用20传递函数状态方程零极点Bode图Nyquist图【例1-9】自动控制3243272424()10355024sssGsssssnum=[1,7,24,24];den=[1,10,35,50,24];S=tf(num,den)G=ss(S)L=zpk(S)bode(S)nyquist(S)2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用21MATLAB和其它语言及类似软件的关系C执行效率低，编程效率高MATLAB汇编VB、VC、delphi、PB、Java……2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用22其它计算机数学语言Maple（WaterlooMaple）Mathematica（WolframReaearch）MathCAD–解析运算、公式推导、定理证明–纯数学领域Matlab（Mathworks）–数值运算、编程、工具箱、继承Maple2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用23应用编程方法对工程问题求解用数学方法对预知模型进行分析从数据中获得统计结果对模型或数据进行可视化处理，以便于理解其含义从实验结果中得到或验证经验公式监视/控制/分析外部事件2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用24MATLAB的使用环境命令窗口程序编辑器工作空间变量浏览器路径浏览器帮助系统2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用25本课程的相关内容第1章绪论第2章程序设计基础第3章图形绘制第4章线性代数问题第5章微积分问题2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用26第6章数据插值与函数拟合第7章代数方程与微分方程第8章工程优化第9章工程统计第10章其它工具箱的应用本课程的相关内容2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用27互联网资源TheMathWorks公司官方网站–产品与全套工具箱手册下载–第三方工具箱下载产品在中国独家代理(北京九州恒润公司)–学新网–MATLAB与应用论坛(薛定宇)–中国仿真互动–一些高校的bbs–清华大学、哈工大、上海交大、西安交大等互联网资源2020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用29参考书高会生等译.MATLAB原理与工程应用.北京：电子工业出版社.2002￥49.00薛定宇等.高等应用数学问题的MATLAB求解.北京：清华大学出版社.2004￥43.00超星下载原思聪.MATLAB语言及机械工程应用.北京：机械工业出版社.2008.6￥50.002020年2月10日9时20分MATLAB语言与应用30练习在计算机上安装MATLAB语言程序，熟悉MATLAB使用环境，并键入demo命令，领略MATLAB语言的功能。