數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)后勤工程學(xué)院數(shù)學(xué)教研室

數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)后勤工程學(xué)院數(shù)學(xué)教研室第1頁/共28頁數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

MATLAB入門第2頁/共28頁

MATLAB作為線性系統(tǒng)的一種分析和仿真工具，是理工科大學(xué)生應(yīng)該掌握的技術(shù)工具，它作為一種編程語言和可視化工具，可解決工程、科學(xué)計(jì)算和數(shù)學(xué)學(xué)科中許多問題。

MATLAB建立在向量、數(shù)組和矩陣的基礎(chǔ)上，使用方便，人機(jī)界面直觀，輸出結(jié)果可視化。矩陣是MATLAB的核心MATLAB的進(jìn)入與運(yùn)行方式（兩種）第3頁/共28頁

MATLAB入門一、變量與函數(shù)二、數(shù)組三、矩陣四、MATLAB編程五、實(shí)驗(yàn)作業(yè)第4頁/共28頁1、變量

MATLAB中變量的命名規(guī)則是：（1）變量名必須是不含空格的單個(gè)詞；（2）變量名區(qū)分大小寫；（3）變量名最多不超過19個(gè)字符；（4）變量名必須以字母打頭，之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線，變量名中不允許使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào).

一、變量與函數(shù)第5頁/共28頁特殊變量表第6頁/共28頁2、數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)（1）MATLAB的每條命令后，若為逗號(hào)或無標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，則顯示命令的結(jié)果；若命令后為分號(hào)，則禁止顯示結(jié)果.（2）“%”后面所有文字為注釋.（3）“...”表示續(xù)行.第7頁/共28頁3、數(shù)學(xué)函數(shù)第8頁/共28頁

MATLAB的內(nèi)部函數(shù)是有限的，有時(shí)為了研究某一個(gè)函數(shù)的各種性態(tài)，需要為MATLAB定義新函數(shù)，為此必須編寫函數(shù)文件.函數(shù)文件是文件名后綴為M的文件，這類文件的第一行必須是一特殊字符function開始，格式為：

function因變量名=函數(shù)名（自變量名）函數(shù)值的獲得必須通過具體的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)，并賦給因變量.

4、M文件M文件建立方法：1.在Matlab中，點(diǎn):File->New->M-file2.在編輯窗口中輸入程序內(nèi)容

3.點(diǎn)：File->Save，存盤，M文件名必須與函數(shù)名一致。Matlab的應(yīng)用程序也以M文件保存。第9頁/共28頁例：定義函數(shù)f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)2functionf=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^21.建立M文件：fun.mMATLAB(fun)2.可以直接使用函數(shù)fun.m例如：計(jì)算f(1,2),只需在Matlab命令窗口鍵入命令：x=[12]fun(x)

返回第10頁/共28頁x=logspace(first，last，n）

創(chuàng)建從開始，到結(jié)束，有n個(gè)元素的對(duì)數(shù)分隔行向量.1、創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)組二、數(shù)組MATLAB(shuzu1)x=[abcdef]

創(chuàng)建包含指定元素的行向量x=first：last

創(chuàng)建從first開始，加1計(jì)數(shù)，到last結(jié)束的行向量x=first：increment：last

創(chuàng)建從first開始，加increment計(jì)數(shù)，last結(jié)束的行向量x=linspace(first，last，n）

創(chuàng)建從first開始，到last結(jié)束，有n個(gè)元素的行向量第11頁/共28頁

2、數(shù)組元素的訪問MATLAB(shuzu2)（3）直接使用元素編址序號(hào).x([abcd])表示提取數(shù)組x的第a、b、c、d個(gè)元素構(gòu)成一個(gè)新的數(shù)組[x(a)x(b)x(c)x(d)].（2）訪問一塊元素：

x(a：b：c)表示訪問數(shù)組x的從第a個(gè)元素開始，以步長為b到第c個(gè)元素（但不超過c），b可以為負(fù)數(shù)，b缺損時(shí)為1.（1）訪問一個(gè)元素：

x(i)表示訪問數(shù)組x的第i個(gè)元素.第12頁/共28頁3、數(shù)組的方向

前面例子中的數(shù)組都是一行數(shù)列，是行方向分布的.稱之為行向量.數(shù)組也可以是列向量，它的數(shù)組操作和運(yùn)算與行向量是一樣的，唯一的區(qū)別是結(jié)果以列形式顯示.

產(chǎn)生列向量有兩種方法：直接產(chǎn)生例c=[1；2；3；4]

轉(zhuǎn)置產(chǎn)生例b=[1234];c=b’

說明：以空格或逗號(hào)分隔的元素指定的是不同列的元素，而以分號(hào)分隔的元素指定了不同行的元素.第13頁/共28頁4、數(shù)組的運(yùn)算

（1）標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算數(shù)組對(duì)標(biāo)量的加、減、乘、除、乘方是數(shù)組的每個(gè)元素對(duì)該標(biāo)量施加相應(yīng)的加、減、乘、除、乘方運(yùn)算.設(shè)：a=[a1,a2,…,an],c=標(biāo)量則：a+c=[a1+c,a2+c,…,an+c]a.*c=[a1*c,a2*c,…,an*c]a./c=[a1/c,a2/c,…,an/c](右除）

a.\c=[c/a1,c/a2,…,c/an](左除）

a.^c=[a1^c,a2^c,…,an^c]c.^a=[c^a1,c^a2,…,c^an]MATLAB(shuzu3)第14頁/共28頁（2）數(shù)組-數(shù)組運(yùn)算

當(dāng)兩個(gè)數(shù)組有相同維數(shù)時(shí)，加、減、乘、除、冪運(yùn)算可按元素對(duì)元素方式進(jìn)行的，不同大小或維數(shù)的數(shù)組是不能進(jìn)行運(yùn)算的.

設(shè)：a=[a1,a2,…,an],b=[b1,b2,…,bn]則：a+b=[a1+b1,a2+b2,…,an+bn]a.*b=[a1*b1,a2*b2,…,an*bn]a./b=[a1/b1,a2/b2,…,an/bn]a.\b=[b1/a1,b2/a2,…,bn/an]a.^b=[a1^b1,a2^b2,…,an^bn]MATLAB(shuzu4)

返回第15頁/共28頁三、矩陣

逗號(hào)或空格用于分隔某一行的元素，分號(hào)用于區(qū)分不同的行.除了分號(hào)，在輸入矩陣時(shí)，按Enter鍵也表示開始一新行.輸入矩陣時(shí)，嚴(yán)格要求所有行有相同的列.

例m=[1234；5678；9101112]p=[111122223333]1、矩陣的建立第16頁/共28頁特殊矩陣的建立：.MATLAB(matrix1)d=eye(m，n)產(chǎn)生一個(gè)m行、n列的單位矩陣c=ones(m，n)產(chǎn)生一個(gè)m行、n列的元素全為1的矩陣b=zeros(m，n)產(chǎn)生一個(gè)m行、n列的零矩陣a=[]產(chǎn)生一個(gè)空矩陣，當(dāng)對(duì)一項(xiàng)操作無結(jié)果時(shí)，返回空矩陣，空矩陣的大小為零.第17頁/共28頁2、矩陣中元素的操作MATLAB(matrix2)（1）矩陣A的第r行：A（r，：）（2）矩陣A的第r列：A（：，r）（4）取矩陣A的第i1~i2行、第j1~j2列構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2,j1:j2)（5）以逆序提取矩陣A的第i1~i2行，構(gòu)成新矩陣:A(i2:-1：i1，：）（6）以逆序提取矩陣A的第j1~j2列，構(gòu)成新矩陣:A(:,j2:-1：j1

）（7）刪除A的第i1~i2行，構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2，：)=[]（8）刪除A的第j1~j2列，構(gòu)成新矩陣:A(：，j1:j2)=[]（9）將矩陣A和B拼接成新矩陣：[AB]；[A；B]（3）依次提取矩陣A的每一列，將A拉伸為一個(gè)列向量：A（：）第18頁/共28頁

（2）矩陣-矩陣運(yùn)算

[1]元素對(duì)元素的運(yùn)算，同數(shù)組-數(shù)組運(yùn)算。

3、矩陣的運(yùn)算（1）標(biāo)量-矩陣運(yùn)算

同標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算。MATLAB(matrix3)

[2]矩陣運(yùn)算：矩陣加法：A+B矩陣乘法：A*B方陣的行列式：det（A）方陣的逆：inv（A）方陣的特征值與特征向量：[V，D]=eig[A]

返回第19頁/共28頁關(guān)系與邏輯運(yùn)算

1、關(guān)系操作符第20頁/共28頁2、邏輯運(yùn)算符第21頁/共28頁1、for循環(huán)：允許一組命令以固定的和預(yù)定的次數(shù)重復(fù)

forx=array{commands}end

在for和end語句之間的命令串{commands}按數(shù)組（array）中的每一列執(zhí)行一次.在每一次迭代中，x被指定為數(shù)組的下一列，即在第n次循環(huán)中，x=array(：，n)控制流MATLAB提供三種決策或控制流結(jié)構(gòu)：

for循環(huán)、while循環(huán)、if-else-end結(jié)構(gòu).

這些結(jié)構(gòu)經(jīng)常包含大量的MATLAB命令，故經(jīng)常出現(xiàn)在MATLAB程序中，而不是直接加在MATLAB提示符下.

例對(duì)n=1,2,…,10,求xn=的值MATLAB(for1)第22頁/共28頁

whileexpression{commands}end

只要在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，就執(zhí)行while和end語句之間的命令串{commands}.2、While循環(huán)

與for循環(huán)以固定次數(shù)求一組命令相反，while循環(huán)以不定的次數(shù)求一組語句的值.MATLAB(while1)

例設(shè)銀行年利率為11.25%。將10000元錢存入銀行，問多長時(shí)間會(huì)連本帶利翻一番？第23頁/共28頁3、If-Else-End結(jié)構(gòu)（1）有一個(gè)選擇的一般形式是：

ifexpression{commands}end

如果在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，就執(zhí)行if和end語句之間的命令串{commands}.MATLAB(fun1)

先建立M文件fun1.m定義函數(shù)f（x），再在Matlab命令窗口輸入fun1(2),fun1(-1)即可。第24頁/共28頁2)有三個(gè)或更多的選擇的一般形式是：

if（expression1）

{commands1}elseif（expression2）

{commands2}