MATLAB应用基础 实验指导书
第一章 MATLAB及其工作环境介绍 .............................................................................. 1 1.1 MATLAB简介 ........................................................................................................... 1 1.2 MATLAB的工作环境介绍 ....................................................................................... 1 1.3 MATLAB的基本管理命令 ....................................................................................... 4 第二章 MATLAB的数值计算功能 .................................................................................. 5 2.1 变量与赋值语句 ........................................................................................................... 5 2.2 MATLAB矩阵 .............................................................................................................. 5 2.3 MATLAB表达式 ........................................................................................................ 10 2.4 MATLAB常用数学函数 ............................................................................................ 11 2.5 矩阵的基本运算 ......................................................................................................... 12 2.6 数组运算..................................................................................................................... 16 2.7 多项式及其运算 ......................................................................................................... 17 第三章 MATLAB程序设计入门 .................................................................................... 19 3.1 M文件 ......................................................................................................................... 19 3.2 数据的输入输出 ......................................................................................................... 21 3.3 全局变量和局部变量 ................................................................................................. 23 3.4 程序流程控制 ............................................................................................................. 23 第四章 MATLAB的符号运算功能 ................................................................................ 28 4.1 建立符号对象 ............................................................................................................. 28 4.2 符号算术运算 ............................................................................................................. 29 4.3 符号微积分运算 ....................................................................................................... 32 4.4 符号函数的可视化 ..................................................................................................... 34 第五章 MATLAB的可视化功能 .................................................................................... 37 5.1 二维图形..................................................................................................................... 37 5.2绘制三维图形 .............................................................................................................. 42 5.3 特殊坐标图形 ............................................................................................................. 44 5.4 图形句柄..................................................................................................................... 45
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第一章 MATLAB及其工作环境介绍
1.1 MATLAB简介
MATLAB是matrix和laboratory前三个字母的缩写，意思是实验室矩阵。MATLAB语言是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，自1984年由美国MathWorks公司推向市场以来，经过十多年的发展与完善，MATLAB已发展成为由MATLAB语言、MATLAB工作环境、MATLAB图象处理系统、MATLAB数学函数库和MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算、图形处理、程序开发为一体的功能强大的体系。MATLAB由“主包”和三十多个扩展功能和应用学科性的工具箱组成。
MATLAB具有以下基本功能： ? 数值计算功能 ? 符号计算功能
? 图形处理及可视化功能
? 可视化建模及动态仿真功能
MATLAB语言是以矩阵计算为基础的程序设计语言，语法规则简单易学。其指令格式与数学表达式非常相近，用MATLAB编写程序犹如在便笺上列写公式和求解，因而被称为“便笺式”的编程语言。另外，MATLAB还具有功能丰富和完备的数学函数库及工具箱，大量繁杂的数学运算和分析可通过调用MATLAB函数直接求解，大大提高效率，其程序编译和执行速度远远超过了传统的C和FORTRAN语言，因而用MATLAB编写程序，往往可以达到事半功倍的效果。在图形处理方面，MATLAB可以给数据以二维、三维乃至四维的直观表现，并在图形色彩、视角、品性等方面具有较强的渲染和控制能力，使技术人员对大量原始数据的分析变得轻松和得心应手。
MATLAB的上述特点，使它深受工程技术人员及科技专家的欢迎，并成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学等领域不可缺少的基础软件。目前MATLAB已成为国际上公认的最优秀的科技应用软件。
1.2 MATLAB的工作环境介绍
一、MATLAB的工作环境
MATLAB 6.5的工作桌面由标题栏、菜单栏、工具栏、命令窗口、工作空间窗口、当前目录窗口、历史命令窗口及状态栏组成，如图1-1所示。
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图1.1 MATLAB工作界面
MATLAB的工作环境主要由命令窗（Command Window）、若干个图形窗(Figure window）、文本编辑器(File Editor)和文件管理器组成。各视窗之间的切换可用快捷键Alt+Tab。
1．命令窗
命令窗是人们与MATLAB作人机对话的主要环境，通过它可以键入MATLAB的各种命令并读出相应的结果。但要注意，每一条命令或命令行键入后都要按回车键，命令才会被执行。例如，键入
a=ones(3,3)
然后按回车键，即可创建一个3*3且元素值为1的矩阵，并显示如下运行结果： a=
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2．图形窗
通常，只要执行了任意一种绘图命令，图形窗就会自动产生。绘图都在这一图形窗中进行。如果想再建一个图形窗，则可键入figure，MATLAB会新建一个图形窗，并自动给它排出序号。
3．文本编辑器
MATLAB程序编辑有行命令方式和文件方式两种，行命令方式是在命令窗中一行一行地输入程序，计算机每次对一行命令作出反应，像计算器那样，只能编简单的程序，在入门时通常用这种方式。文件方式适用于稍复杂一些的程序，此时把程序写成一个有多行语句组成的文件，让MATLAB来执行这个文件中的全部语句。编
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写和修改这种文件程序就要用到文件编辑器。
4．文件管理窗
在较为复杂的程序中，特别是涉及与其它软件系统进行文件或数据交换时，需要用到文件管理系统。MATLAB利用了Window操作系统本身的文件管理器。高版本的MATLAB已把MATLAB文件管理所需的功能集成到MATLAB命令窗口中，使用非常方便。 二、获取帮助信息
MATLAB为用户提供了强大的在线帮助功能。获取帮助信息有如下两种方式： 1． 用帮助菜单获取帮助信息 ? 单击MATLAB命令窗口菜单栏的（Help）菜单项，选择（Help Window）选项，则打开MATLAB帮助主题窗口。该窗口列出了MATLAB的所有帮助主题，双击相关主题即可打开有关该主题的进一步详细说明。 ? 单击MATLAB命令窗口菜单栏的(Help)菜单栏目，弹出帮助菜单选项，选择(Help Desk)选项，则打开MATLAB帮助工作台。Helpdesk以超文本方式为用户提供帮助信息，从基本的入门帮助到工具箱的使用。用户只需单击工作台中的相关主题，即可获得该主题的超文本格式的详细帮助信息。
2． 通过命令窗口获取帮助信息
通过在命令窗口直接键入帮助命令也可获取MATLAB的在线帮助信息。帮助命令如下：
help 列出MATLAB的所有帮助主题 helpwin 打开MATLAB的帮助主题窗口 helpdesk 打开MATLAB的帮助工作台
help help 打开有关如何使用帮助信息的帮助窗口
help+函数名（或主题名） 查询函数（或主题）的相关信息 三、使用演示功能（Demo）
MATLAB的演示功能可以帮助用户学习和理解MATLAB的应用和强大功能，启动MATLAB的演示程序可通过如下两种方法：
（1）选择(Help)菜单的(Examples and Demos)选项，即可打开MATLAB演示窗
口。
（2）在MATLAB的命令窗口中键入命令Demo，也可打开演示程序窗口。 四、MATLAB的退出
退出MATLAB，只需在MATLAB命令窗口内键入命令exit或quit，或单击命令窗口的关闭按钮即可。
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