《Matlab初步教程》PPT课件.ppt
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第一章Matlab6 5概述 Matlab名字的产生应该追溯到两个美文单词 Matrix和Laboratory 20世纪70年代后期 美国新墨西哥大学计算机主任CleveMoler教授为了便于教学 为Linpack和Eispack两个软件包编写了接口程序 从而为学生编写FORTRAN程序减轻负担 此即MATLAB的萌芽 1984年 成立MATHWORKS公司 并把MATLAB正式推向市场 MATHEMATICA MATHCAD Matlab6 5概述 在当前30多个教学类科技应用软件中 就数学处理功能而言 可分为两个大类 1 数值计算型软件 如MATLAB XMATH GAUSS等2 数学分析型软件 MATHEMATICA MAPLE Matlab6 5概述 该软件的缺点 由于Matlab的程序不用编译等预处理 也不生成可执行文件 程序属于解释执行 所以程序的执行速度较慢 另外由于该软件运行过程中对赋值后的变量未作处理前 变量常驻内存 因而程序运行到一定程度会消耗很大的内存空间 在图形界面编程能力方向该软件和VisualC 和VisualBasic等可视化编程软件相比功能相对较差 MATLAB的安装和内容选择 第二章Matlab6 5初步知识 2 1Matlab的启动1 点击桌面上的Matlab6 5快捷图标2 通过打开开始菜单的程序选项选择Matlab6 5的程序选项3 在Matlab6 5 bin win32文件类中的Matlab exe 建议优先采用方法一 Matlab6 5初步知识 2 2Desktop工具界面简介默认情况下 Matlab6 5工作界面包括6个窗口 主窗口 命令窗口 命令历史记录窗口 当前目录窗口 工作空间窗口和发行说明窗口 该界面的上层铺放着3个最常用的界面 指令窗 命令窗口Commandwindow 历史指令窗 commandHistory 工作空间浏览器 WorkspaceBrowser 还有一个当前目录窗口 currentDirectory 铺放在桌面下层 Matlab6 5初步知识 1 commandwindow2 commandhistory3 currentdirectory4 workspacebrowser和arrayeditor5 lunchpad6 editor debugger7 HelpNavigator Browser Matlab6 5初步知识 2 2 2CommandWindow入门1 简介2 计算器功能3 数值 变量 表达式 与其它语言类似 特别留意复数表示 自学 4 数值计算结果的显示格式5 指令行的标点符号 Matlab6 5初步知识 2 2 4其它操作界面CommandHistory Currentdirectory WorkspaceBrowser ArrayEditor LaunchPad Editor Debugger和教本编写初步 Matlab6 5初步知识 2 3Matlab6 5的帮助系统1 纯文本帮助 helphelp 2 导航 浏览器交互界面帮助 navigator 3 PDF帮助 documentation Matlab6 5初步知识 2 4引导 例2 1 1 绘制函数在时的曲线 x 0 0 1 1y x exp x plot x y xlabel x ylabel y title y x exp x Matlab6 5初步知识 2 5一维数组的创建和寻访1 逐个元素输入法x 2345 2 冒号生成法x 1 1 10 3 定数线性采样法x linspace a b n 4 定数对数采样法x logspace a b n Matlab6 5初步知识 2 6二维数组的创建和标识1 直接输入法a 123 456 789 2 利用M文件创建和保存数组 MyMatrix mCreationandpreservationofmatrixAMAM 101 102 103 104 105 106 107 108 109 201 202 203 204 205 206 207 208 209 301 302 303 304 305 306 307 308 309 3 全下标 标识a 1 2 2a m n 表示第m行第n列的元素 Matlab6 5初步知识 2 7执行数组运算的常用函数 p46 2 8数组运算和矩阵运算 p48 自学 第三章Matlab6 5程序设计语言 用Matlab编程语言编写的可以在Matlab工作空间中运行的程序 称为M文件 M文件根据调用方式的不同分为两类 命令文件和函数文件 Matlab6 5程序设计语言 例如 用Matlab语言来定义一个函数 并计算x 1时 y的值 1 采用命令文件直接计算函数值建立文件f mX 1 Y x 2 2 x 3 Matlab6 5程序设计语言 2 采用函数文件定义函数f x a 建立函数文件f mfunctiony f x y x 2 2 x 3b 在命令窗口键入 x 1 y f x Matlab6 5程序设计语言 两者的区别 命令文件不需要输入参数 也不返回输出参数 它是命令的叠加 命令文件对空间中的变量进行操作 函数文件通常包含输入参数 也可以返回输出参数 它还能解决参数传递和出数调用的问题 第一句必须以function的引导 函数文件的变量为局域变量 Matlab6 5程序设计语言 函数文件的格式 function a b c funexm x y z 输出参数函数名输入参数 若没有输出参数时 输出参数为空 或用空的中括号表示 functionfunexm x function funexm x 注意 不识别汉字文件名 第四章数值计算 一 插值和样条Matlab6 5提供的插值指令有6条 这里只介绍一维插值 命令 Method具体取名有 linear 线性插值 作为缺省设置cubic 三次多项式插值spline 三次样条插值nearst 最近邻插值 同最近邻点的值相等 x y 已知的基准数据x1 待插值点Method 插值方法 例1 p62例题5 p62exp5 m 已知丙苯粘度随温度变化的四点数据T404555750 680 640 560 45求70度的粘度 x 40455575 y 0 680 640 560 45 x1 70y1 interp1 x y x1 cubic plot x y b x y o x1 y1 第四章数值计算 二 多项式拟合和非线性最小二乘法1 多项式的表示 例如 p 1 568 poly2sym p 将多项式向量表示为符号表达式形式 第四章数值计算 2 多项式的值 p 12345 b 22 33 polyval p b 对每个元素进行计算 把x 2 2 3 3分别代入计算 polyvalm p b 按矩阵计算 把x b矩阵代入计算 第四章数值计算 3 多项式的拟合 exp3 m 例如 x 123456 y 149162435 p polyfit x y 2 x1 1 0 1 6 y1 polyval p x1 plot x y x1 y1 r 第四章数值计算 4 非线性参数拟合 非线性最小二乘估计 有两种方法 fminsearch lsqnonlin marquadst麦夸托算法 1 假设被估参数不太多 比如 不超过5 6个 且对最小值点有较好的初试估计 fminsearch是优先推荐使用的Matlab指令 第四章数值计算 例如 x 0 0 2 4 y 15 1359 01625 92494 1153 22352 57872 10121 70521 75001 48151 40261 34241 28081 13470 88330 87610 96520 89530 68400 77430 4731 a0 1111 options optimset fminsearch a fminsearch exps a0 options x y functionE exps a x y Y a 1 exp a 3 x a 2 exp a 4 x E sum y Y 2 X的列表数据 y的列表数据 第四章数值计算 2 Marquadst算法相关指令 functionE lsqnonlinfun a x y Y a 1 exp a 3 x a 2 exp a 4 x E Y y x 0 0 2 4 y0 3 exp 0 4 x 12 exp 3 2 x y y0 0 3 rand size x 0 5 a0 1100 21 options optimset lsqnonlin a lsqnonlin lsqnonlinfun a0 options x y 第四章数值计算 三 LU分解和恰定方程组的解1 LU分解LU PA 可理解为按列选主元 L U P lu A P为倒置推导 为了保证主元消去策略的实施 一般说来 必须对被分解矩阵实施行置换 P含有行转置信息 当 L U lu a L U一般不是上三角和下三角矩阵当 L U P lu a L U为三角矩阵2 AX b恰定方程组的解X A b 第四章数值计算 四 函数的零点1 多项式的根对于的多项式 p roots p 第四章数值计算 2 一元函数的零点 非线性方程的根 1 利用作图指令获取初步近似植 2 求一元函数零点的精确指令Z fzero fun x0 完整指令 z f z exitflag output fzero fun x0 option p1 p2 注意 fzero只能求取一元连续函数穿越横轴的零点 不会确定与x轴接触而不穿越的零点 如sinx 0 x 1 2 0 第四章数值计算 例1 求以t为自变量的f t 0的根functiony fzeroexp t a b y sin t 2 exp a t b abs t a 0 1 b 0 5 t 10 0 01 10 y fzeroexp t a b plot t y r holdonplot t zeros size t k xlabel t ylabel y t holdoffzoomon tt yy ginput 5 zoomoff t4 y4 exitflag fzero fzeroexp tt 4 a b 例2 教材P109例8 D 0 0 02 0 5y fp109exp8 D plot D y r holdonplot D zeros size D k tt yy ginput 1 D fzero fp109exp8 tt functiony f D y 8820 D 5 2 31 D 0 6465 第四章数值计算 3 多元函数的零点 非线性方程组求根 有了初始零点后 求零点的精确解 可以借助fsolve进行 指令格式如下 x fsolve fun x0 x fval exitflag output Jacob fsolve fun x0 options p1 p2 第四章数值计算 例 解二元方程组的零点f1 x y sin x y 0f2 x y cos x y 0functiony fsolveexp x y 1 sin x 1 x 2 y 2 cos x 1 x 2 xy f exit fsolve fsolveexp x0 y0 第四章数值计算 五 常微分方程1 初值问题指令格式 t yy ode45 f tspan y0 t YY Te Ye Ie solver F tspan y0 options p1 p2 积分区间 函数初值 其它输入参数 例1 用龙格 库塔法解 教材P150例12 x y ode45 fp150exp12 01 01 plot x y 1 holdonplot x y 2 r functiondy fp150exp12 x y dy x y 2 1 x 第四章数值计算 例2 Matlab教材P179 第四章数值计算 functionYd Dydt t Y GlobalGMeYd y 3 y 4 G Me y 1 sqrt y 1 2 y 2 2 3 主程序 GlobalGMeG 6 672e 11 Me 5 97e24 t0 0 tf 60 60 24 9Tspan t0 tf y0 4 2e7 0 0 4000 t YY ode45 Dydt tspan y0 第四章数值计算 2 边值问题- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
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