matlab第六讲课件
matlab教程(完整版)ppt课件

与Maple、Mathematica数学计算软件相比,MATLAB以数值计算见长,而 Maple等以符号运算见长,能给出解析解和任意精度解,而处理大量数据的能力 远不如MATLAB。
5/6/2020
.Matlab Language
4
课程安排
课堂教学:共24学时;(1-12周) 上机试验:共24学时。
(2-13周,周二7-8节,九实401、402、403)
学习成绩: 1)上机实验成绩占30%; 2)考勤 10% ; 3) 考试60% (随堂考试)。
主要参考书 ➢ 《精通MATLAB 6.5》张志涌 等编著,北航出版,2003年 ➢ 《高等应用数学问题的Matlab求解》 薛定宇等著,清华大学出
MATLAB软件功能之强大、应用之广泛,已成为为21世纪最为重要的科学计算 语言。可见学习掌握这一工具的重要性。
5/6/2020
.Matlab Language
13
1.2 MATLAB产品的体系结构
围绕着MATLAB这个计算核心,形成了诸多针对不同 习使M实用A际MMTA上LATATMLBLAA产ABTBS间 的呢品LimA或核?由uB围 称 专 Bl离心若本这ilnoM文 标 编 行用绕为k散。c就干身M核 数A是k件 译效准模着模s时AT有模就心 据e窗编 生率的L块S块tT间、块是必i与 可ALm口译 成C。集集AB的S要组一u/基视图i生函BlC,(mCi动n了成个础化是+形oP成数k如Bm+态o仿,解极,于M应(用的位而领l方o标库w文Cp系cA真这不其i是一e且用工开域T详o式lk准或r件eTmos统Sr核一同丰集体发新领具,见eLo的这y的可m可tslA建s心b软的富高的提的域箱可tMu)、种执eCBo以nm模所A件模的x/性高产供工的大以i,专编行)cM被CTB、a开产块资能效品的具算概首+L门t译A文l,任iooA+分发T品完源数编家工箱法有先c用器n件这B何语Lk析的的成库B值程族s具还程到在4A于可,e些一言0lB和to应体不,多计语的箱在序网线、连以以c工产种文k仿用系同那个算言计,不包上帮S续将s提具品件Cie真g程结的么,与。算这t断,查助/时Mn、高箱提,Ca序构功应另些增被找文Al+D程的供而T包+能该外工加称是档S。序L列许生编P,,从A还具。为否。的表多成译B其哪有箱如专 已M程运以的器A中一其的果用 有序及T有部他总你工 相L每A:分公数有具 关个B开司已特箱 的本工始或有别工身具着研1的具所箱0手0究应箱提的多、单用,供使个学,
2024版matlab教程(全)资料ppt课件

进行通信系统的建模、仿真和分析。
谢谢聆听
B
C
变量与赋值
在MATLAB中,变量不需要事先声明,可以 直接赋值。变量名以字母开头,可以包含字 母、数字和下划线。
常用函数
MATLAB提供了丰富的内置函数,如sin、 cos、tan等三角函数,以及abs、sqrt等数 学函数。用户可以通过help命令查看函数的
D
使用方法。
02 矩阵运算与数组操作
错误处理
阐述try-catch错误处理机制的语法、 执行流程及应用实例。
04
函数定义与调用
函数概述
阐述函数的概念、作用及分类,包括内置函数和 自定义函数。
函数调用
深入剖析函数的调用方法,包括直接调用、间接 调用及参数传递等技巧。
ABCD
函数定义
详细讲解自定义函数的定义方法,包括函数名、 输入参数、输出参数及函数体等要素。
拟合方法
利用已知数据点构造近似函数,如最小二乘法、多项 式拟合、非线性拟合等。
插值与拟合的比较
插值函数经过所有数据点,而拟合函数则追求整体上 的近似。
数值积分与微分
01
数值积分方法
利用数值技术计算定积分的近似 值,如矩形法、梯形法、辛普森 法等。
02
数值微分方法
通过数值技术求解函数的导数或 微分,如差分法、中心差分法、 五点差分法等。
02
01
矩阵运算
加法与减法
对应元素相加或相减,要求矩阵 大小相同
乘法
使用`*`或`mtimes`函数进行矩阵 乘法,要求内维数相同
点乘与点除
使用`.*`、`./`进行对应元素相乘或 相除,要求矩阵大小相同
特征值与特征向量
第六讲 MATLAB数值计算

5.2.4 矩阵的秩
求矩阵秩的函数: rank(A)。
例如,求例 5.7 中方程组系数矩阵 D 的秩,命令是:
D=[2, 2, -1, 1; 4, 3, -1, 2; 8, 5, -3, 4; 3, 3, -2, 2]; r=rank(D) r= 4
说明D是一个满秩矩阵。
5.2.5 向量和矩阵的范数
第五讲 MATLAB数值计算
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 特殊矩阵 矩阵分析 矩阵分解与线性方程组求解 数据处理与多项式计算 傅立叶分析 数值微积分 常微分方程的数值求解 非线性方程的数值求解 稀疏矩阵
5.1 特殊矩阵
5.1.1 对角阵与三角阵
1. 矩阵的对角元素 (1)提取矩阵的对角线元素 设 A 为 m×n 矩阵, diag(A) 函数用于提取矩阵 A主对 角线元素产生一个具有min(m,n)个元素的列向量。 (2)构造对角矩阵
2. 矩阵的伪逆
对奇异方阵和长方阵,求矩阵伪逆的函数是 pinv(A)。
例5.5 求A的伪逆,并将结果送B。 A=[3,1,1,1; 1,3,1,1; 1,1,3,1]; B=pinv(A) 例5.6 求矩阵A的伪逆。 A=[0,0,0; 0,1,0; 0,0,1]; pinv(A)
5.2.3 方阵的行列式
函数A = pascal(n)生成一个n阶的帕斯卡矩阵。
1 1 3 4 6 10 10 20 15 35
1 5 15 35 70
5.2 矩阵分析
5.2.1 矩阵结构变换
1. 矩阵的转置
转置运算符是单撇号(')。
2. 矩阵的旋转
矩阵的旋转利用函数 rot90(A,k) ,功能是将矩阵 A旋 转90º 的k倍,当k为1时可省略。
MATLAB程序设计第六讲

MATLAB程序设计杨凯2010 . 11主要内容自学))*MATLAB解方程与函数极值解方程与函数极值((自学(自学)自学)线性方程组求解(一、线性方程组求解二、非线性方程组求解三、函数极值四、常微分方程初值问题的数值解法*MATLAB符号计算一、符号计算基础二、微积分三、简化方程表达式四、解方程一、线性方程组求解(自学)1.1 直接解法1.利用左除运算符的直接解法对于线性方程组Ax=b,可以利用左除运算符“\”求可以利用左除运算符“解:x=A\b例*:用直接解法求解下列线性方程组用直接解法求解下列线性方程组。
命令如下命令如下::A=[2,1,-5,1;1,-5,0,7;0,2,1,-1;1,6,-1,-4];b=[13,-9,6,0]';x=A\b2.利用矩阵的分解求解线性方程组矩阵分解是指根据一定的原理用某种算法将一个矩阵分解成若干个矩阵的乘积算法将一个矩阵分解成若干个矩阵的乘积。
常见的矩阵分解有LU 分解分解、、QR 分解分解、、Cholesky 分解分解,,以及Schur 分解分解、、Hessenberg 分解分解、、奇异分解等奇异分解等。
(1) LU 分解矩阵的LU 分解就是将一个矩阵表示为一个交换下三角矩阵和一个上三角矩阵的乘积形式角矩阵和一个上三角矩阵的乘积形式。
线性代数中已经证明,只要方阵A 是非奇异的是非奇异的,,LU 分解总是可以进行的分解总是可以进行的。
MATLAB 提供的lu 函数用于对矩阵进行LU 分解分解,,其调用格式为式为::[L,U]=lu(X):产生一个上三角阵U 和一个变换形式的下三角阵L(行交换),使之满足X=LU 。
注意注意,,这里的矩阵X 必须是方阵是方阵。
[L,U,P]=lu(X):产生一个上三角阵U 和一个下三角阵L 以及一个置换矩阵P ,使之满足PX=LU 。
当然矩阵X 同样必须是方阵方阵。
实现LU 分解后分解后,,线性方程组Ax=b 的解x=U\(L\b)或x=U\(L\Pb),这样可以大大提高运算速度这样可以大大提高运算速度。
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矩阵的数学运算
总结词
详细描述
总结词
详细描述
掌握矩阵的数学运算,如求逆 、求行列式、求特征值等。
在MATLAB中,可以使用inv() 函数来求矩阵的逆,使用det() 函数来求矩阵的行列式,使用 eig()函数来求矩阵的特征值。 例如,A的逆可以表示为 inv(A),A的行列式可以表示 为det(A),A的特征值可以表 示为eig(A)。
• 总结词:了解特征值和特征向量的概念及其在矩阵分析中的作用。 • 详细描述:特征值和特征向量是矩阵分析中的重要概念。特征值是满足Ax=λx的标量λ和向量x,特征向量是与特征值对
应的非零向量。特征值和特征向量在许多实际问题中都有应用,如振动分析、控制系统等。
04
MATLAB图像处理
图像的读取与显示
变量定义
使用赋值语句定义变量,例如 `x = 5`。
矩阵操作
学习如何创建、访问和操作矩 阵,例如使用方括号 `[]`。
函数编写
学习如何创建自定义函数来执 行特定任务。
02
MATLAB编程
变量与数据类型
01
02
03
变量命名规则
MATLAB中的变量名以字 母开头,可以包含字母、 数字和下划线,但不应与 MATLAB保留字冲突。
了解矩阵的数学运算在实际问 题中的应用。
矩阵的数学运算在许多实际问 题中都有应用,如线性方程组 的求解、矩阵的分解、信号处 理等。通过掌握这些运算,可 以更好地理解和解决这些问题 。
矩阵的分解与特征值
• 总结词:了解矩阵的分解方法,如LU分解、QR分解等。
• 详细描述:在MATLAB中,可以使用lu()函数进行LU分解,使用qr()函数进行QR分解。这些分解方法可以将一个复杂的 矩阵分解为几个简单的部分,便于计算和分析。
第6讲 matlab工具箱介绍与仿真基础

Signal Processing Toolbox——信号处理工具 箱 Spline Toolbox——样条工具箱 Statistics Toolbox——统计工具箱 Symbolic Math Toolbox——符号数学工具箱 Simulink Toolbox——动态仿真工具箱 System Identification Toolbox——系统辨识 工具箱 Wavele Toolbox——小波工具箱 等等
领域型工具箱
—— 专用型
领域型工具箱是学科专用工具 箱,其专业性很强,比如控制系统工
具箱( Control System Toolbox);信
号处理工具箱(Signal Processing
Toolbox);财政金融工具箱( Financial
Toolbox)等等。只适用于本专业。
Matlab常用工具箱
变量 f fun H A,b Aeq,beq vlb,vub X0 x1,x2 options 描 述 线性规划的目标函数f*X 或二次规划的目标函 数X’*H*X+f*X 中线性项的系数向量 非线性优化的目标函数.fun必须为行命令对象 或M文件、嵌入函数、或MEX文件的名称 二次规划的目标函数X’*H*X+f*X 中二次项的系 数矩阵 A矩阵和b向量分别为线性不等式约束: AX b 中的系数矩阵和右端向量 Aeq矩阵和beq向量分别为线性等式约束: Aeq X beq 中的系数矩阵和右端向量 X的下限和上限向量:vlb≤X≤vub 迭代初始点坐标 函数最小化的区间 优化选项参数结构,定义用于优化函数的参数 调用函数 linprog,quadprog fminbnd,fminsearch,fminunc, fmincon,lsqcurvefit,lsqnonlin, fgoalattain,fminimax quadprog linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon, fminimax linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon, fminimax linprog,quadprog,fgoalattain, fmincon,fminimax,lsqcurvefit, lsqnonlin 除fminbnd外所有优化函数 fminbnd 所有优化函数
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数据处理
应用MATLAB的信号处理和统计 分析函数库,进行数据预处理、
特征提取和模型训练。
机器学习与深度学习
机器学习
介绍MATLAB中的各种机器学习算法,如线性回归、决策 树、支持向量机等,以及如何应用它们进行分类、回归和 聚类。
深度学习
介绍深度学习框架和网络结构,如卷积神经网络(CNN) 、循环神经网络(RNN)等,以及如何使用MATLBiblioteka B进行 训练和部署。感谢观看
THANKS
符号微积分
进行符号微分和积分运算,如极限、导数和 积分。
符号方程求解
使用solve函数求解符号方程。
符号矩阵运算
进行符号矩阵的乘法、转置等运算。
05
MATLAB应用实例
数据分析与可视化
数据分析
使用MATLAB进行数据导入、清 洗、处理和分析,包括描述性统
计、可视化、假设检验等。
可视化
利用MATLAB的图形和可视化工 具,如散点图、柱状图、3D图等
数值求和与求积
演示如何对数值进行求和与求积 操作。
数值计算函数
介绍常用数值计算函数,如sin、 cos、tan等。
方程求解
演示如何求解线性方程和非线性方 程。
03
MATLAB编程基础
控制流
01
02
03
04
顺序结构
按照代码的先后顺序执行,是 最基本的程序结构。
选择结构
通过if语句实现,根据条件判 断执行不同的代码块。
数据分析
数值计算
MATLAB提供了强大的数据分析工具,支 持多种统计分析方法,可以帮助用户进行 数据挖掘和预测分析。
MATLAB可以进行高效的数值计算,支持 多种数值计算方法,包括线性代数、微积 分、微分方程等。
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可以使用`'`运算符对矩阵进行 转置。
矩阵高级运算
01
逆矩阵
可以使用`inv`函数求矩阵的逆矩阵 。
行列式
可以使用`det`函数求矩阵的行列式 。
03
02
特征值和特征向量
可以使用`eig`函数求矩阵的特征值 和特征向量。
秩
可以使用`rank`函数求矩阵的秩。
04
04
matlab绘图功能
绘图基本命令
控制设计
MATLAB提供了控制系统设计和分析 工具箱,可以方便地进行控制系统的 建模、分析和优化。
03
信号处理
MATLAB提供了丰富的信号处理工具 箱,可以进行信号的时域和频域分析 、滤波器设计等操作。
05
04
图像处理
MATLAB提供了图像处理工具箱,可 以进行图像的增强、分割、特征提取 等操作。
02
matlab程序调试技巧分享
01
调试模式
MATLAB提供了调试模式,可以 逐行执行代码,查看变量值,设 置断点等。
日志输出
02
03
错误处理
通过使用fprintf函数,可以在程 序运行过程中输出日志信息,帮 助定位问题。
MATLAB中的错误处理机制可以 帮助我们捕获和处理运行时错误 。
matlab程序优化方法探讨
显示结果
命令执行后,结果将在命令窗口中显示。
保存结果
可以使用`save`命令将结果保存到文件中。
matlab变量定义与赋值
定义变量
使用`varname = value`格式定义变 量,其中`varname`是变量名, `value`是变量的值。
赋值操作
使用`=`运算符将值赋给变量。例如 ,`a = 10`将值10赋给变量a。
第六讲 MATLAB仿真测量仪器
当图形为一个圆或椭圆时,表明被测信号与标准信号频率 相同;当图形为若干个稳定的闭环时,表明被测信号频率 与标准信号频率成倍数或约数关系,可以根据图形水平方 向切点数和垂直方向切点数之比,并读出此时标准信号的 频率,从而确定被测信号的频率。下图是不同频率比和相
位差下的几种李沙育图形。
RETURN
Spectrum Scope(频谱仪)主要参数设置
示波器显示的m序列波形图
频谱仪显示的m序列的频谱图
m序列波形图可看成m序列与以15为周期的冲激序列的卷积。
m序列频谱图是以15为周期的冲激序列的频谱与m序列的码 元(宽度为1)的方波对应的谱特性的相乘结果。
例2:周期为15 的冲激序列的时域波形和频谱。
常量模块产生一个常数或复数的 常量值,其输出可是标量、向量 或矩阵。
七路信号显示在同一示波器上
6.3.2
X-Y记录仪
最早X-Y记录仪的应用是观察李沙育图形,用标
准信号与待测信号形成的李沙育图形进行频率的测量。
例:用X-Y记录仪显示李沙育图形。
信号发生器参数设置
采样时间一般是X、Y输入信号中 较高的频率的信号周期的 1/10~1/20,否则看不到理想的李沙 育图形。
第六讲matlab仿真测量仪器数字式电压表参数设置对话框数字式电压表参数设置对话框第六讲matlab仿真测量仪器631示波器示波器用计算机仿真的示波器应用的是数字技术可以用计算机仿真的示波器应用的是数字技术可以观测单次现象正确设置参数后可以保持结束时的观测单次现象正确设置参数后可以保持结束时的波形
第六讲 MATLAB的仿真测量仪器
Time range: 默认为10,显示在 [0,10]区间的信号。若信号实际 持续时间超过设定时间,不显示 区间外内容。
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控制流语句
使用条件语句(如if-else)和 循环语句(如for)来控制程序 流程。
变量定义
使用赋值语句定义变量,例如 `a = 5`。
矩阵运算
使用矩阵进行数学运算,如加 法、减法、乘法和除法等。
函数编写
创建自定义函数来执行特定任 务。
02
MATLAB编程语言基础
变量与数据类型
变量命名规则
数据类型转换
编辑器是一个文本编辑器 ,用于编写和编辑 MATLAB脚本和函数。
工具箱窗口提供了一系列 用于特定任务的工具和功 能,如数据可视化、信号 处理等。
工作空间窗口显示当前工 作区中的变量,可以查看 和修改变量的值。
MATLAB基本操作
数据类型
MATLAB支持多种数据类型, 如数值型、字符型和逻辑型等 。
04
MATLAB数值计算
数值计算基础
01
02
03
数值类型
介绍MATLAB中的数值类 型,包括双精度、单精度 、复数等。
变量赋值
讲解如何给变量赋值,包 括标量、向量和矩阵。
运算符
介绍基本的算术运算符、 关系运算符和逻辑运算符 及其优先级。
数值计算函数
数学函数
列举常用的数学函数,如 三角函数、指数函数、对 数函数等。
矩阵的函数运算
总结词:MATLAB提供了许多内置函 数,可以对矩阵进行各种复杂的运算
。
详细描述
矩阵求逆:使用 `inv` 函数求矩阵的 逆。
特征值和特征向量:使用 `eig` 函数 计算矩阵的特征值和特征向量。
行列式值:使用 `det` 函数计算矩阵 的行列式值。
矩阵分解:使用 `factor` 和 `expm` 等函数对矩阵进行分解和计算指数。
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习题三
(3)完成下面的问题,用ginput在图形上截取数 据: 绘制一个圆形并定义角度数组,范围在0到2之间, 步长为/100。 用ginput在圆周上截取两个点。 用hold on保持图形,用直线连接刚刚截取两个点。 用勾股定理计算两点间距离。
第六章 逻辑函数和控制结构
主要内容: 能够正确使用函数find,正解和正确使用 if/else系列命令,理解switch/case结构,正确 使用for循环和while循环。
逻辑函数——find
命令find用于查找矩阵中符合某种条件的元 素。 height=[63 67 65 72 69 78 75]; 函数find输出矩阵中符合要求的元素序号。 accept=find(height>=66) accept = 2 4 5 6 7
逻辑函数——find
使用逻辑运算符可以创建更加复杂的搜索 条件 。例如:除身高外,还要求学员的年 龄必须在18岁到35岁之间。
选择结构——switch/case结构
实
例
实
例
在Matlab中,switch/case结构可以根据一个 给定参数的不同取值,执行不同的命令。它 和if/else/elseif类似,都属于条件分支结 构。凡是能够用if/else/elseif结构实现的 程序功能都可以用switch/case结构实现。而 且用switch/case结构实现程序代码更容易理 解。switch/case结构和elseif结构的最大区 别在于判断的条件既可以是标题也可以是字 符串,在实际情况下,字符串形式的判断条 件比数字形式要常用。
逻辑函数——find
在前面的例题中,只输出了符合条件元素的单一 序号。如果采用下面的语法结构调用函数find可 以输出符合条件元素的行、列号。
[row,col]=find(criteria)
逻辑函数——find
temp=[95.3 100.2 98.6 97.4 99.2 98.9 100.1 99.3 97] element=find(temp>98.6) [row,col]=find(temp>98.6) fprintf('Patient %4.0f at station %4.0f had a temp of %6.1f \n',[row;col;temp(element)])
选择结构——if语句
选择结构——if/else语句
提
示
选择结构——elseif语句
在if/else结构中如果有多层嵌套,就会很难判断到底应 该执行哪段程序。如果在程序中使用函数elseif,程序代 码就会变得更容易理解。下面这段程序可以根据申请人的 年龄判定是否发放驾驶执照。
提
示
提
示
选择结构——switch/case结构
习题一
(1)创建温度换算表。下列等式描述了华氏温度(TF)、摄氏 温度(TC)、开氏温度(TK)和兰金温度(TR)之间的换算关 系: TF TR 459.67 0 R
TF 9 TC 32 0 F 5
根据表达式解答以下问题: (a)创建数据表,把00F到2000F的华氏温度换算成开氏温度。 由用户输入华氏温度的步长,用disp和fprintf给表格添加标题 和表头并输出格式化数据。 (b)创建一个有25行数据的表,把摄氏温度换算成兰金温度。 由用户输入起始温度和合适的步长,用disp和fprintf给表格添 加标题和表头并输出格式化数据。 (c)创建数据表,把摄氏温度换算成华氏温度。由用户输入起 始温度、步长和数据的行数。用disp和fprintf给表格添加标题和 表头并输出格式化数据。
逻辑函数——find
applicants=[63 18;67 19;65 18;72 20;69 36;78 34;75 12]; pass=find(applicants(:,1)>=66 & applicants(:,2)>=18 & applicants(:,2)<=35) result=[pass,applicants(pass,1),applicants(pass,2) ]'; fprintf('Application # %4.0f is %4.0f inches tall and %4.0f years old\n',result)
TR 9 TK 5
习题二
(2)在t=0时刻,火箭的发动机关闭,此时火箭的海拔高 度为500m,提升速度为125m/s。考虑重力加速度,火箭的 高度是时间的函数:
h(t ) 9.8 t 2 125t 500, t 0 2
计算时间在0到30秒内火箭的高度,并画出曲线: 用函数ginput估算火箭的最大高度和火箭返回地面的时间。 用disp把结果在命令窗口显示出来。