第二章Matlab初步(12课时)
一、初等运算和初等函数(0.5课时)
1、简单指令:(P5/6)
例1.算术运算
a=2^2+(12+2*(7-4))/3^2-2^(1/2) %注意算术运算的运算符
例2. 简单矩阵的 输入。
A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,9]
A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
A=[1,2,3
4,5,6
7,8,9] %分行输入
例3.指令的续行输入
S=1–1/2+1/3–1/4+1/5–1/6+1/7 …
-1/8
2、数值、变量和表达式
(1)数值的记述
MATLAB的数值采用习惯的十进制(或科学计数法)表示,可以带小数点或负号。
(2)变量命名规则
变量名、函数名是对字母大小写敏感的。
变量名的第一个字符必须是英文字母,最多可包含63个字符(英文、数字和下连符)。
(3)MATLAB默认的预定义变量:(P7/8)
3、有关复数的函数:(P8/9)
real(a) %给出复数a的实部
imag(a) %给出复数a的虚部
abs(a) %给出复数a的模
angle(a) %以弧度为单位给出复数a的相位角
例4.复数的运算——表达复数,及计算。
z1=3+4i %经典教科书的直角坐标表示法
z2=1+2*i %运算符构成的直角坐标表示法
z3=2*exp(i*pi/6) %运算符构成的极坐标表示法
z=z1*z2/z3
例5.复数矩阵的生成与计算(P15/10)
A=[1,3;2,4]-[5,8;6,9]*i
B=[1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i]
C=A*B
例6.求复数矩阵的实部、虚部、模和相角(接例5)
C_real=real(C)
C_imag=imag(C)
C_magnitude=abs(C)
C_phase=angle(C)*180/pi
例7.复数的运算 ——计算-8的3次方根 (P10/11)
(1) 直接计算时,得到的是处于第一象限的方根
a=-8;
r=a^(1/3)
(2) 全部方根的计算
% 先构造一个多项式
p=[1,0,0,-a]; %p是多项式的系数向量
%指令末尾的“英文状态分号”使该指令运行后,不显示结果。
R=roots(p) %求多项式的根
问题1:rrr给出-8的3个3次方根,如何求一个数的n次方根?
(3)图形表示
MR=abs(R(1)); %计算复根的模
t=0:pi/20:2*pi; %产生参变量在0到2*pi间的一组采样点
x=MR*sin(t);
y=MR*cos(t);
plot(x,y,'b:'),grid on %画一个半径为R的圆
%注意“英文状态逗号”在不同位置的作用
hold on
plot(R(2),'.','MarkerSize',30,'Color','r') %画第一象限的方根
plot(R([1,3]),'o','MarkerSize',15,'Color','b')%画另两个方根
axis([-3,3,-3,3]),axis square %保证屏幕显示呈真圆
hold off
点评:
● 数值计算是Matlab最简单的运算,它格式和符号以及初等函数与习惯基本相同
● 后面还会学习Matlab的符号计算
● 数值计算有精度问题。计算的精度可以由format()函数设置,但不能超过最小精度eps,这里我们略去这些问题(参P17/14)。
学习要点:
● 变量名的命名规则(与C语言相似)
● 注意预定义变量i与pi含义,ans,inf,nan也是预定义变量。
复习、自学内容(第一章):
1、了解有关表格:表1.4-2, 1.4-3, 1.4-4, 1.5-1, 1.6-1。
2、当前目录、搜索路径及其设置:(P23-25/20-23)
MATLAB的所有(M、MAT、MEX)文件都被存放在一组结构严整的目录树上。MATLAB把这些目录按优先次序设计为“搜索路径”上的各个节点。此后,MATLAB工作时,就沿着此搜索路径,从各目录上寻所需的文件、函数、数据。
MATLAB的基本搜索过程大抵如下:
当用户从指令窗送入一个名为cont的指令后,
● 检查MATLAB内存,看cont是不是变量;假如不是变量,则进行下一步。
● 检查cont是不是内建函数(Built-in Function);假如不是,再往下执行。
● 在当前目录上,检查是否有名为cont的M文件存在;假如不是,再往下执行。
● 在MATLAB搜索路径的其他目录中,检查是否有名为cont的M文件存在。
3、工作空间及有关命令:(P28-31/23-29)
4、帮助系统及其使用:(P32)
实习一:1、熟悉MATLAB环境;
2、做例题;
二、Matlab数据及Matlab运算(0.5课时)
1、Matlab数据的特点
矩阵是MATLAB最基本、最重要的数据对象。单个数据(标量)可以看成是矩阵的特例。在Matlab中使用变量时不需要说明变量的数据类型,系统将根据赋给变量的值来确定变量的数据类型。
2、 Matlab数据类型
数值数据:双精度型、单精度数、带符号整数和无符号整数。
字符数据。
结构(Structure)和元胞(或细胞或单元)(Cell)。
多维矩阵和稀疏矩阵(Sparse)。
3、变量和赋值
(1) 变量的命名
● 在MATLAB中,变量名是以字母开头,后接字母、数字或下划线的字符序列,最多63个字符。
● 在MATLAB中,变量名区分字母的大小写。MATLAB提供的标准函数名以及命令名必须用小写字母。
(2) 赋值语句
MATLAB赋值语句有两种格式:
①变量=表达式
②表达式
一般情况下,运算结果在命令窗口中显示出来。如果在语句的最后加分号,那么,MATLAB仅仅执行赋值操作,不再显示运算的结果。
在MATLAB语句后面可以加上注释,注释以%开头,后面
是注释的内容。
4、Matlab运算
(1) 算术运算
(a) 基本算术运算:+(加)、-(减)、*(乘)、/(右除)、\(左除)、^(乘方)。(P8/9)
注意:运算是在矩阵意义下进行的,单个数据的算术运算只是一种特例。
(b) 点运算:点运算符有.*、./、.\和.^。两矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算,linspace函数调用的格式为要求两矩阵的维数相同。
(c) MATLAB常用数学函数:(P110/48)
注意:数学函数exp( ),abs( ),angle( )的意义和用法。这样的函数还有很多,如:sqrt(x)—平方根, round(x)—取整数部分, rem(x,y)—求余, gcd(x,y)—最大公约数, log(x), tan(x), sign(x)—符号函数等,它们可查帮助获得。
(2) 关系运算
:
MATLAB提供了6种关系运算符:<(小于)、<=(小于或等于)、>(大于)、>=(大于或等于)、= =(等于)、~=(不等于)。
(3) 逻辑运算:
MATLAB提供了3种逻辑运算符:&(与)、|(或)和~(非)。
三、矩阵(数组)及其运算:(1课时)
内容:输入矩阵进行矩阵的各种运算,观察运算结果,学习Matlab 的使用方法。(第3章/第2章)
(一)、 矩阵(数组)的创建
和和寻访(P97-102/41-44)
1. 直接输入法:
将矩阵的元素用方括号括起来,按矩阵行的顺序输入各元素,同一行的各元素之间用空格或逗号分隔,不同行的元素之间用分号分隔。例如
A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]
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