第一讲-Matlab入门
学习Matlab(Matlab概述)

日日行,不怕千万里;时时学,不怕千万卷。
第一讲 Matlab概述1.1 Matlab的历程和影响Matlab一词是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写。
20世纪70年代后期,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授为减轻学生编程负担,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口,此即用Fortran编写的萌芽状态的Matlab。
经过几年的校际流传,在Little的推动下,Little、Steve、Bangert合作,于1984年成立了Math Works公司,并把Matlab正式推向市场。
这时的Matlab内核已采用C语言编写,而除了原有的数值计算功能外,还新增加了数据视图功能。
自从Matlab以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好的开放性和运行的可靠性,使原先控制领域里的封闭式软件包纷纷淘汰,而改以Matlab为平台加以重建。
在进入20世纪90年代的时候,已经成为国际公认的标准计算软件。
在欧美大学里,诸如数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通讯、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书把Matlab作为一项重要的学习内容。
这几乎成了20世纪90年代教科书与旧版书籍的区别性标志。
Matlab是本科、硕士、博士生必须掌握的基本工具。
在国际学术界,Matlab已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。
在许多国际一流刊物上,尤其是信息科学刊物,都可以看到Matlab的应用。
Matlab将数值分析、矩阵运算、信号处理、图形功能和系统仿真融为一体,使用户在易学易用的环境中求解问题,如同书写数学公式一样,避免了传统复杂的专业编程。
MathWorks公司对Matlab的优点描述是“计算、可视化及编程一体化”。
在设计研究单位和工业部门,被认为是进行高效研究、开发的首选工具。
1.2 Matlab的特点Matlab有不同于其它高级语言的特点,它被称为第四代计算机语言。
matlab第一讲

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1.2 MATLAB 集成开发环境
如果一个命令行很长,一个物理行之内写不下,可以在第1个物理行之 后加上3个小黑点并按下回车键,然后接着下一个物理行继续写命令的 其他部分。3个小黑点称为续行符,即把下面的物理行看作该行的“逻 辑”继续。 例如:
z=1+1/(1*2)+(1*2*3)+1/(1*2*3*4)+…
系统科学研究所
1.2 MATLAB 集成开发环境
MATLAB的工具栏提供了一些命令按钮和一个当前路径列表框。
2.命令窗口
一般来说,在命令编辑区的一个命令行输入一条命令,命令行以回车 结束。但一个命令行可以输入若干条命令,各命令之间以逗号分隔, 若前一命令后带有分号,则逗号可以省略。例如:
x=720,y=68 x= 720 y=86 x=720;y=86 y=86
1.3MATLAB 的帮助功能
1.3.1帮助界面
进入MATLAB帮助界面可以通过以下3种方法。 单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。
在命令窗口中输入”helpwin”、”helpdesk”或“doc”命令。
选择Help菜单中的”MATLAB Help”选项。 1.3.2帮助命令
1.help命令
系统科学研究所
1.2 MATLAB 集成开发环境
检查该命令是否为MATLAB 搜索路径中其他目录下的M文件。 2.设置搜索路径
用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径,从而将用户目录
纳入MATLAB系统统一管理。 (1)用path命令设置搜索路径 (2)用对话框设置搜索路径
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系统科学研究所
统程序设计语言一样进行程序设计,而且结合MATLAB的数值计算和
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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
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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。
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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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汇报人:可编辑
2023-12-24
目录
• MATLAB基础 • MATLAB编程 • MATLAB矩阵运算 • MATLAB数值计算 • MATLAB可视化 • MATLAB应用实例
01
CATALOGUE
MATLAB基础
MATLAB简介
MATLAB定义
MATLAB应用领域
菜单栏
包括文件、编辑、查看、主页 、应用程序等菜单项。
命令窗口
用于输入MATLAB命令并显示 结果。
MATLAB主界面
包括命令窗口、当前目录窗口 、工作空间窗口、历史命令窗 口等。
工具栏
包括常用工具栏和自定义工具 栏。
工作空间窗口
显示当前工作区中的变量。
MATLAB基本操作
变量定义
使用变量名和赋值符号(=)定义变 量。
详细描述
直接输入:在 MATLAB中,可以直 接通过输入矩阵的元 素来创建矩阵。例如 ,`A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]`。
使用函数创建: MATLAB提供了多种 函数来创建特殊类型 的矩阵,如`eye(n)`创 建n阶单位矩阵, `diag(v)`创建由向量v 的元素构成的对角矩 阵。
使用bar函数绘制柱状图 ,可以自定义柱子的宽
度、颜色和标签。
使用pie函数绘制饼图, 可以自定义饼块的比例
和颜色。
三维绘图
01
02
03
04
三维线图
使用plot3函数绘制三维线图 ,可以展示三维空间中的数据
点。
三维曲面图
使用surf函数绘制三维曲面图 ,可以展示三维空间中的曲面
。
三维等高线图
MATLAB经典教程(全)PPT课件
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
信号时域分析和频域分析
时域分析
研究信号随时间变化的规律,包括波形、幅度、频率、相位等。
频域分析
将信号转换为频域表示,研究信号的频谱结构和频率特性,包括幅 度谱、相位谱、功率谱等。
时域与频域关系
时域和频域是信号分析的两个方面,它们之间存在对应关系,可以 通过傅里叶变换相互转换。
数字信号处理基础
数字信号表示
MATLAB工作环境与界面
MATLAB工作环境
包括命令窗口、工作空间、命令历史窗口、当 前文件夹窗口等。
界面介绍
详细讲解MATLAB界面的各个组成部分,如菜 单栏、工具栏、编辑器窗口等。
基本操作
介绍如何在MATLAB环境中创建、保存、运行脚本和函数,以及如何进行基本 的文件操作。
基本数据类型与运算
数据统计描述性分析
描述性统计量
介绍均值、中位数、众数、方差、标准差等常见 描述性统计量的计算方法和意义。
数据分布形态
通过直方图、箱线图等图形展示数据的分布形态 ,帮助用户了解数据的整体特征。
数据间关系
探讨协方差、相关系数等统计量在揭示数据间关 系方面的应用。
数据可视化方法
二维图形绘制
详细讲解MATLAB中二维图形的绘制方法,包括线图、散点图、 柱状图等。
特征值与特征向量
特征值与特征向量的定义
设A为n阶方阵,若存在数λ和n维非零向量x,使得Ax=λx ,则称λ为A的特征值,x为A的对应于特征值λ的特征向量 。
特征值与特征向量的性质
包括特征值的和等于方阵对角线元素之和、特征值的积等 于方阵的行列式等性质。
MATLAB求解
使用MATLAB内置函数`eig`求解方阵的特征值和特征向量 。
MATLAB教学课件.ppt
例如,键入命令: A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] 输出结果是: A = 1 2 3
456
789
四. 矩阵运算
1.建立矩阵
3.图形功能
MATLAB提供了两个层次的图形命令:一种是对图形句柄进 行的低级图形命令,另一种是建立在低级图形命令之上的高 级图形命令。利用MATLAB的高级图形命令可以轻而易举地 绘制二维、三维乃至四维图形,并可进行图形和坐标的标识、 视角和光照设计、色彩精细控制等等。
4.应用工具箱
基本部分和各种可选的工MATLAB最基本的数据对象,MATLAB的大部分运算 或命令都是在矩阵运算的意义下执行的。在MATLAB中,不需 对矩阵的维数和类型进行说明,MATLAB会根据用户所输入的 内容自动进行配置。
1.建立矩阵
建立矩阵可以用:直接输入法、利用函数建立矩阵和利 用M文件建立矩阵。
一. MATLAB特点:
一. MATLAB特点:
1. 数值计算和符号计算功能
MATLAB的数值计算功能包括:矩阵运算、多项式和有 理分式运算、数据统计分析、数值积分、优化处理等。符 号计算将得到问题的解析解。
2.MATLAB语言
MATLAB除了命令行的交互式操作以外,还可以程序方式 工作。使用MATLAB可以很容易地实现C或FORTRAN语言的 几乎全部功能,包括Windows图形用户界面的设计。
基本部分中有数百个内部函数。
其工具箱分为两大类:功能性工具箱和学科性工具箱。 功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、可视建模仿真 功能及文字处理功能等。学科性工具箱专业性比较强,如控 制系统工具箱、信号处理工具箱、神经网络工具箱、最优化 工具箱、金融工具箱等,用户可以直接利用这些工具箱进行 相关领域的科学研究。
第1讲 MATLAB入门
例 利用M文件建立MYMAT矩阵。 (1) 启动有关编辑程序或MATLAB文本编辑 器,并输入待建矩阵: (2) 把输入的内容以纯文本方式存盘(设文件 名为mymatrix.m)。 (3) 在MATLAB命令窗口中输入mymatrix, 即运行该M文件,就会自动建立一个名 为MYMAT的矩阵,可供以后使用。
(3) 若参与逻辑运算的是两个同维矩阵,那 么运算将对矩阵相同位置上的元素按标量 规则逐个进行。最终运算结果是一个与原 矩阵同维的矩阵,其元素由1或0组成。 (4) 若参与逻辑运算的一个是标量,一个是 矩阵,那么运算将在标量与矩阵中的每个 元素之间按标量规则逐个进行。最终运算 结果是一个与矩阵同维的矩阵,其元素由1 或0组成。
行. 输入矩阵时,严格要求所有行有相同的列. 例 m=[1 2 3 4 ;5 6 7 8;9 10 11 12] p=[1 1 1 1 2222
3 3 3 3]
(二)利用M文件建立矩阵 对于比较大且比较复杂的矩阵,可以为 它专门建立一个M文件。下面通过一个 简单例子来说明如何利用M文件创建矩 阵。
1
值
用于结果的缺省变量名
所用函数的输入变量数目 所用函数的输出变量数目 最小可用正实数 最大可用正实数
2、数学运算符号及标点符号
+ — * .* / ./ ^ .^ \ 加法运算,适用于两个数或两个同阶矩阵相加. 减法运算 乘法运算 点乘运算 除法运算 点除运算,同.\ 乘幂运算 点乘幂运算 反斜杠表示左除.
[2]矩阵运算:
矩阵加法:A+B
矩阵乘法:A*B 方阵的行列式:det(A) 方阵的逆:inv(A) 方阵的伪逆:pinv(A)
MATLAB (matrix3)
方阵的特征值与特征向量:[V,D]=eig[A]
清华大学MATLAB课件 第一讲
3
MATLAB的应用示例介绍
展示MATLAB在国内外大型工程项目中的应用,包括航天、交通、能源等领域。
3
MATLAB的特点和优势
易于使用,支持多种编程语言,还拥有强大的作图功能。
MATLAB的基本操作
MA窗口、菜 单等组成部分,具备基本 操作技能。
MATLAB的基本数据 类型
包括字符串、矩阵、向量、 结构体等数据类型,熟练 掌握。
MATLAB的基本矩阵 操作
矩阵的创建、变换、运算 等操作,是进行数学模拟 的基础。
清华大学MATLAB课件 第 一讲
欢迎来到清华大学MATLAB课件!本系列课程将为您介绍MATLAB的基本操 作、语法、图形化界面、编程与应用、相关工具、扩展与发展等方面的知识 点。
MATLAB简介
1
MATLAB的发展历史
诞生于20世纪80年代,经历多次迭代升级。
2
MATLAB的应用领域
广泛应用于科学计算及工程领域,特别擅长进行大规模数学计算。
MATLAB的应用实例
通过几个常见的案例,掌握MATLAB在实际工程中的应用。
MATLAB编程的注意事项
良好的代码习惯,遵循MATLAB编程规范,是提高编程效率的关键。
MATLAB的相关工具
MATLAB的相关工具介绍
各种工具箱的功能和使用说明, 如图像处理、信号处理、控制 系统等。
MATLAB的调试和优化工 具
MATLAB的基本语法
MATLAB的变量和语句
变量命名、赋值、调用等基础 语法。
MATLAB的运算符和表达 式
包括算术、比较、逻辑、位运 算符等。
MATLAB的控制结构
If、for、while等基本控制语句, 是进行编程的必备工具。
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- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
五、MATLAB的工作空间
who:显示当前工作空间中所有变量的一个简单列表 whos:则列出变量的大小、数据格式等详细信息 clear :清除工作空间中所有的变量 clear 变量名:清除指定的变量 clc:清除屏幕 clf:清除图像 load:加载数据文件
名称
空格 逗号 黑点 分号
输入三大要素:数组标识符[];元素分隔符 空格或者,;数组行间分 隔符;或者回车。
数组对字母大小写敏感。
四、简单的数学运算
1、常用的数学运算符 +,—,*(乘),/(左除),\(右除),^(幂) 在运算式中,MATLAB通常不考虑空格 2、常用数学函数
sin,cos,tan,exp
imag,real,abs,angle
字符串记述符
改变运算优先级 在数组引用时使用 函数指令输入列表 输入数组时使用 函数指令输出列表使用 胞元数组记述符 图形控制中被控制的特殊字符括号 变量、函数、文件的连字符,提高可读性 图形中被控制的角标前导符 续行
放在函数名前,形成函数句柄 匿名函数前导符 放在目录名前,形成用户对象类目录
六、使用帮助
冒号 注释号 单引号对 圆括号 方括号 花括号 下连符 续行号 “At”号
标点
, . ;
: % '' () [] {} _ ... @
作
用
作用输入量之间的分隔符 数组元素的分隔符 用作要显示计算结果的指令与其后指令之间的分隔符 用作输入量之间的分隔符 用作数组元素的分隔符 数值表示中,用作小数点 用于运算符号前,构成数组运算符 用于指令的结尾,抑制计算结果的显示 用作不显示计算结果指令与其后指令的分隔 用作数组的行间分隔符 用于生成一维数值数组 用作单下标引用时,表示全部元素构成的长列 用作多下标引用时,表示某维上的全部元素 由此开始的所有非物理行部分被看作非执行的注释
2、命令行编辑器 (1)方向键可以编辑修改已输入的命令 (2)多行命令(…)
三、变量和数值显示格式
1、变量 (1)变量的命名:
变量的名字必须以字母开头 不能超过19个字符 区分字母的大小写 变量中不能包含有标点符号
(2)一些特殊的变量
ans:用于结果的缺省变量名 i:虚数单位 pi:圆周率 nargin:函数的输入变量个数 nargout:函数的输出变量个数 eps:计算机的最小数 inf:无穷大 nan:不定量
第一讲 Matlab入门
一、MATLAB语言的显著特点
1、具有强大的矩阵运算能力 2、是一种演算式语言 数学表达式和运算规则与通常的习惯相同
3、多种模型包支持
二、MATLAB命令窗口
1、基本语句 变量=表达式;键入回车键时,该语句被执行。语句执行源自后,窗口自动显示出语句执行的结果 。
如果希望结果不被显示,则只要在语句之后加上 一个分号(;)即可。
(3)变量操作
如要察看变量的值,只需要在命令窗口中输入 变量的名称即可。
没有指定变量时,赋值给一个特殊的变量ans 2、数值显示格式 数据的显示格式由format命令控制。 format只是影响结果的显示,不影响其计算与
存储。
3、矩阵输入
所有数据被看作是1*1数组Array数据。 不必对数组维数及大小做任何说明,内存将自动配置。
以逻辑群组方式进行组织的 help general:通用命令 help graphics:通用图形函数 help elfun:基本的数学函数 help elmat:基本矩阵和矩阵操作 help ops:操作符和特殊字符