Matlab工程數(shù)值計(jì)算應(yīng)用基礎(chǔ)1

Matlab工程應(yīng)用基礎(chǔ)

ApplicationofMatlabinEngineering

學(xué)時(shí)：32（講課16，

上機(jī)16）

學(xué)分：2適用對(duì)象：工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生教學(xué)方法：授課、上機(jī)練習(xí)和自學(xué)相結(jié)合考核要求：平時(shí)成績(jī)（以上機(jī)為主）30%，最終考試70%授課教師：姜歌東（gdjiang@)上課：星期2、4（7、8節(jié)），西2-西305上機(jī)：星期1、3（7、8節(jié)），教1-南406使用教材及參考書(shū)1.蘇曉生，《掌握Matlab6.0及其工程應(yīng)用》，北京科學(xué)出版社2002。2.王沫然編，《Matlab與科學(xué)計(jì)算》（第2版），電子工業(yè)出版社，2003。3.Magrab,EdwardB.著，高會(huì)生等譯，《Matlab原理與工程應(yīng)用》，北京電子工業(yè)出版社，2002。4.精銳創(chuàng)作組編著，《Matlab6.0科學(xué)運(yùn)算完整解決方案》，人民郵電出版社，2001。課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)Matlab是一個(gè)可視化的計(jì)算程序，被廣泛地應(yīng)用在科學(xué)運(yùn)算領(lǐng)域里。它具有功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，內(nèi)容包括：數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算、數(shù)據(jù)擬合、圖形圖像處理、系統(tǒng)模擬和仿真分析等功能。此外，用Matlab還可以進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、有限元分析等。本課程的目的是使學(xué)生能夠運(yùn)用Matlab進(jìn)行一般的工程計(jì)算，掌握Matlab的基本技術(shù)（基本計(jì)算、矩陣處理、符號(hào)運(yùn)算和圖形顯示技術(shù)等），為將來(lái)從事工程技術(shù)方面的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、科學(xué)研究、工程計(jì)算和管理打下一定的基礎(chǔ)。教學(xué)基本要求1.了解Matlab語(yǔ)言特點(diǎn)、熟悉Matlab視窗環(huán)境、掌握Matlab幫助功能的基本使用方法。2.掌握Matlab中變量和函數(shù)的有關(guān)概念、以及矩陣和多項(xiàng)式的構(gòu)造和運(yùn)算方法。初步具有將一般數(shù)學(xué)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為計(jì)算模型的能力，并能夠使用常用的幾種常用的函數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的問(wèn)題求解。3.搞清符號(hào)變量和符號(hào)表達(dá)式的定義，并能用符號(hào)運(yùn)算解決一般的微積分和方程求解問(wèn)題。掌握Matlab程序設(shè)計(jì)的幾種基本控制轉(zhuǎn)移語(yǔ)句，學(xué)會(huì)使用數(shù)組和簡(jiǎn)單M文件的編程，了解類(lèi)和對(duì)象的概念。4.掌握二維平面圖形和三維立體圖形的繪制方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化處理。理解用戶(hù)圖形界面程序的構(gòu)造，掌握編程方法。第1章Matlab概述

1、Matlab簡(jiǎn)介

2、Matlab的工作環(huán)境

3、Matlab幫助系統(tǒng)

Matlab簡(jiǎn)介1、MATLAB的起源與發(fā)展MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”（MATrixLABoratory）的縮寫(xiě)，最初版本是由CleveMoler博士用FORTRAN語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的矩陣分析軟件。80年代初期，由CleveMoler和JohnLittle采用C語(yǔ)言改寫(xiě)了MATLAB的內(nèi)核。成立了Mathworks軟件開(kāi)發(fā)公司，并于1984年將MATLAB正式推向市場(chǎng)。1992年初推出了應(yīng)用于Windows操作系統(tǒng)的MATLAB4.x版本。1997年推出5.1版本。1998年推出5.2版本。1999年推出MATLAB5.3版本，MATLAB5.3對(duì)應(yīng)于Release11。2000年又推出了更為簡(jiǎn)便易學(xué)的MATLAB6.0版本，MATLAB6.0對(duì)應(yīng)于Release12。Matlab簡(jiǎn)介2、MATLAB的主要特點(diǎn)MATLAB的基本單位為矩陣.MATLAB語(yǔ)言以解釋方式工作.具有非常友好的人機(jī)界面。具有強(qiáng)大的作圖和數(shù)據(jù)可視化功能.具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性。3、MATLAB的基本組成MATLAB主程序、Simulink動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真和MATLAB工具箱（Toolbox）三大部分組成。主程序包括了MATLAB語(yǔ)言、工作環(huán)境、句柄圖形、數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)和應(yīng)用程序接口五部分.Matlab工作環(huán)境界面1.MATLAB的啟動(dòng)

桌面快捷方式啟動(dòng)開(kāi)始菜單方式啟動(dòng)2.MATLAB和退出

Matlab菜單命令/關(guān)閉按鈕在Matlab命令窗口輸入exit或quitMatlab工作環(huán)境界面包含一行標(biāo)題欄、一行菜單欄、一行工具欄、五個(gè)工作窗口和一行注釋欄。五個(gè)工作窗口分別為:發(fā)射臺(tái)（

LaunchPad）、工作區(qū)（Workspace）、命令歷史（CommandHistory）、當(dāng)前路徑（CurrentDirectory）和命令窗口（CommandWindows）。歷史命令發(fā)射臺(tái)命令窗口

標(biāo)題欄

菜單欄

常用工具欄

工作區(qū)當(dāng)前路徑1、MATLAB

菜單項(xiàng)File（文件）菜單Edit（編輯）菜單View（視圖）菜單Window（窗口）菜單Web（連網(wǎng)信息）Help（幫助）菜單Matlab工作環(huán)境界面Matlab工作環(huán)境界面2、MATLAB工具欄

用MATLAB的M文件編輯器新建一個(gè)M文件；用MATLAB編輯器打開(kāi)一個(gè)文件；將選中的內(nèi)容剪切到剪貼板；將選中的內(nèi)容復(fù)制到剪貼板；將剪貼板中的內(nèi)容粘貼到光標(biāo)指定的位置；撤消最近一次的操作；打開(kāi)Simulink瀏覽器；打開(kāi)MATLAB幫助窗口。當(dāng)前工作路徑例1-1繪制函數(shù)y=2sin(1+x)的圖像，并計(jì)算當(dāng)x=0.5時(shí)的函數(shù)值。

Matlab工作環(huán)境界面x=(1:0.1:10);%給出自變量x的定義域y=2*sin(1+x);%寫(xiě)出函數(shù)形式plot(x，y)%繪出函數(shù)圖形y=2*sin(1+0.5)%求當(dāng)x=0.5時(shí)的y值，其后不加分號(hào)，直接在窗口中給出結(jié)果

y=1.9950%輸出y的計(jì)算結(jié)果Matlab工作環(huán)境界面例1-2繪制函數(shù)y=3x3-10x2+5x-8的圖像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工作環(huán)境界面3、MATLAB通用命令Matlab幫助系統(tǒng)1、Matlab聯(lián)機(jī)幫助#工具條中的？按鈕；#help菜單欄中前2項(xiàng)中的任何一項(xiàng)；#在命令窗口中執(zhí)行helpdesk或doc。2、Matlab的網(wǎng)上資源

web菜單欄Matlab幫助系統(tǒng)3、Matlab常用的窗口幫助命令Matlab幫助系統(tǒng)help命令直接輸入help，MATLAB將列出所有的幫助主題，每個(gè)幫助主題對(duì)應(yīng)于MATLAB搜索路徑中的一個(gè)目錄；help后加幫助主題，可獲得指定幫助主題的幫助信息；help后加函數(shù)名；help后加命令名，將得到指定命令的用法；Matlab幫助系統(tǒng)demo命令基本矩陣演示窗口MATLAB演示窗口Matlab幫助系統(tǒng)helpwin命令用于打開(kāi)MATLAB的幫助文件窗Matlab幫助系統(tǒng)lookfor命令允許用戶(hù)通過(guò)完整的或部分關(guān)鍵字來(lái)搜索要查找的內(nèi)容who和whos的作用是列出在MATLAB工作內(nèi)存中駐留的變量名exist命令用來(lái)查找或檢查變量和函數(shù)的存在性第1章上機(jī)練習(xí)（1）以?xún)煞N方式打開(kāi)MATLAB工作窗口，進(jìn)入MATLAB6.0的工作環(huán)境，并退出。（2）嘗試、熟悉MATLAB6.0的各欄菜單以及各個(gè)工具欄的功能。（3）重新啟動(dòng)MATLAB6.0，進(jìn)入MATLAB工作窗口，用who命令查看當(dāng)前工作空間內(nèi)有無(wú)變量及其值。（4）繪制函數(shù)y=cos(5x+2)/sin(3x+1)的圖像，并求解當(dāng)x=2時(shí)的函數(shù)值。（5）此時(shí)再次用who命令查看工作空間內(nèi)的變量名及其值，與（3）比較，同時(shí)用whos命令查看變量，比較與who命令的不同。（6）熟練掌握MATLAB的通用命令。（7）練習(xí)并熟練掌握MATLAB的幫助命令，學(xué)會(huì)利用MATLAB的幫助信息。（8）用lookfor命令查找函數(shù)cos的信息，并與help命令查找的結(jié)果相比較，注意采用兩種命令之間的差別。MATLAB編輯MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠(chǎng)（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連接其他編程語(yǔ)