學習matlab Matlab基礎知識

2021-07-25 06:31:58 字數 4310 閱讀 3208

第二講 matlab基礎知識

1. 識別符號

把標誌變數、常量或檔名的特定字元稱為識別符號,matlab規定必須是英文本母、阿拉伯數字和下劃線等符號組成的字串,第乙個符號必須是英文本母。

2. matlab中的資料及變數型別

有三種型別的基本資料:

(1)數值型資料,簡稱數值(double array):一般輸入的數字均為數值資料,包含實數、複數。

(2)字串型資料,簡稱字元量(char array):用英文格式單引號加以界定的數字、字元、各種符號、表示式、方程式和漢字等。

(3)符號型資料,簡稱符號量(sym object):用sym和syms可以把字元、表示式、方程、矩陣等定義成數學符號,稱為符號型資料,運算結果為數學表示式。

在命令視窗中鍵入class(a),回車可知已有變數a是哪一種型別的資料。

3. 變數名及賦值

(略)2.1 數值矩陣

2.1.1 永久性數值變數名

除了i、j、pi、eps(浮點運算相對精度10-52)、inf、nan外還有,realmin(最小正浮點數2-1022)、realmax(最大正浮點數21023)。

2.1.2 數值矩陣的建立

1.直接輸入法

>>a=[1 6 1;4 6 2;9 3 8];

>> b=[2-3i,3+5i,2i;3,9i,6;5-i,7i,4];

2.建立特殊數值矩陣的命令輸入法

3.變換矩陣結構的命令

flipud(a)——輸出矩陣a上下翻轉後的矩陣;

fliplr(a)——輸出矩陣a左右翻轉後的矩陣;

rot90(a,k)——輸出矩陣a沿逆時針旋轉k個90度後的矩陣,k為正負整數;

rot90(a)——輸出矩陣a逆時針旋轉90度後的矩陣;

reshape(a,m,n)——輸出乙個m×n=k階矩陣,它是由矩陣a的k個元素重新排列構成的矩陣,重排前後元素在矩陣中的符號不變。

4. 一批特殊向量(行矩陣)的建立

(1) 等差數列型向量的建立

增量輸入法:t=a:h:b或t=[a:h:b],>> t=(a:h:b),a、b為起始值,h為公差,可正,可負,省略時為1.

例如》 t=0:0.1:2*pi

線性等分命令

t=linspace(a,b,n),a、b為起始值,n為(b-a)的等分點個數。

例x=linspace(2,2*pi,6)

(2) 等比數列型向量的建立

呼叫格式為:q=logspace(log10(a),log10(b),n)或q=logspace(as,bf,n),a、b分別為等比數列的初值和終值,n為等比數列劃分時的節點數。

例》 q=logspace(0,1,6)

2.1.3 數值矩陣的矩陣演算法

矩陣演算法——按照(線性代數)矩陣理論來運算。

陣列演算法——把矩陣視為由其元素構成的資料(陣列),運算時在參與運算的矩陣的元素之間進行的數與數的運算,如通常的「.*」運算。便於對大批資料的處理。

1. 數值矩陣維數的查驗和矩陣的轉置

查驗矩陣維數命令:size(a)或 size(a,r), r取1輸出矩陣的行數;取2輸出矩陣的列數。

例 b=[3 7 0 1;7 9 1 5]; size(b)

轉置為:>> c=b'

2. 矩陣演算法中的矩陣加、減和乘法運算

普通的矩陣演算法。注意:,a為矩陣,n為整數。

當n>0時,表示n個a相乘;當n<0時,表示n個a相乘的逆。矩陣a與常數d的和定義為a+d=a+d*ones(size(a))。

3. 數值矩陣的求逆及矩陣演算法中的除法

(1) 求逆命令

矩陣a、b滿足ab=ba=e(單位矩陣),格式b=inv(a)

(2) 求矩陣的偽逆矩陣

對矩陣b(可以是奇異或長方),同時滿足xbx=b和bxb=x的矩陣x稱為b的偽逆矩陣,格式x=pinv(b)

(3) 左除

解矩陣方程ax=b可得x=a-1b,格式x=inv(a)*b或x=a\b或mldivide(a,b)

(4) 右除

解矩陣方程xa=b可得x=ba-1,格式x=b*inv(a)或x=b/a或mrdivide(b,a)

4. 矩陣函式

設a為方陣。

expm(z)——

logma(a)——

sqrtm(a)——矩陣a的平方根

funm(a,@f)——矩陣a的任意函式f(a)

2.1.4 數值矩陣的陣列演算法

1.查驗向量維數命令

length(a),a為向量輸出維數;a為列陣(行陣)時,輸出列(行)數;a為長方形矩陣時,輸出行和列數。

2.數值矩陣間陣列演算法的四則運算

a.*b——a與b的對應元素相乘

a.^n——a中每個元素的n次方

a./s,s.\a——a中各元素被s除

a./b,b.\a——a中各元素除以b中對應元素

s./a,a.\s——s被a中各元素除。

3.陣列演算法中的基本初等函式運算

5. 向量的點積和叉積

點積:dot(a,b) 叉積:cross(a,b)

2.2 字串和符號矩陣

2.2.1 字串變數和函式求值

字串在資料處理、造表和函式求值運算中非常有用。

● 用單引號界定的排成的各種符號,包括數字、英文、漢字、橫線、括號及表示式、方程式等。例如》 a='i am a sutdent'

● 字串的輸出顯示命令disp(zs),輸入引數zs可以是數值變數、字串變數和被界定的字串,但每一次只能有乙個內容,各變數之間用空格分開。空格也可以用字元命令blanks(n)控制。

>> a='sint';b='exp(t)';c='lnt';t=[0.1:0.2:pi/4]';

d=' tsint exp(t) lnt ';

disp(d),disp([t sin(t) exp(t) log(t)])

● 格式化資料顯示命令

為了使輸出的資料按規定格式(表示方式、小數點位數等)顯示,常用命令》 sprintf('z',s1,s2)

輸入引數的第一部分『z』由兩部分組成(這兩部分可以交錯混合排列);

控制的第二部分資料顯示s1、s2顯示形式的「格式」,格式符及其意義如下表,兩個格式符空格的大小就是資料顯示時的間距。

【例2-17】分兩行輸出自然數e,ln 5和最小浮點數eps的符號(即表頭)和數值。

>> a=[exp(1) log(5) eps];

>> b=sprintfeln5eps\n9.3f; %f; %e;',a)

2 自定義函式求值

可以用數值或符號變數表示式、內聯函式命令、自己編寫的m-函式檔案等多種方法自定義函式、然後進行函式的求值運算。

(1)用數值變數表示式自定義函式。

四則運算中必須用陣列符號演算法符號,否則稱為矩陣函式;表示式使用時「一次性」的,再使用需要重新輸入;輸入表示式前必須先給數值變數賦值。

(2)用字元變數表示式定義函式

把函式表示式定義成字串表示式(自定義函式),給字串賦值以後,通過數值轉換命令eval將字串轉換為數值,從而得出函式值。表示式兩端必須加單引號界定,使之被定義為字串表示式。

(3)用內聯函式命令自定義函式

內聯函式命令為fun1_1=inline(字串表示式)

【例2-48】已知,用三種方法求。

數值變數法:>> a=[3 2*pi 9;6 5 3*pi]; f1=a.^3+sin(a).^2+exp(-a)

字元變數函式法:>> fx1='a.^3+sin(a).^2+exp(-a)';

>> a=[3 2*pi 9;6 5 3*pi];;fx1_a=eval(fx1)

內聯函式法:>> fx2=inline('a.^3+sin(a).^2+exp(-a)');

>> a=[3 2*pi 9;6 5 3*pi];;fx2(a)

2.2.2 符號變數

(略)2.2.3 符號矩陣的建立方法

>> y=sym('[a 5*b+1;c-sin(a) b+3]')

2.2.4 符號矩陣的運算

符號矩陣的加法、乘法、點乘法:

>> x=sym('[a/b,sin(a);b^4,8]');y=sym('[3/a,cos(b);b^3,3]');

>> x+y,x*y,x.*y

符號矩陣的求逆運算:

>> inv(x)

對矩陣各元素進行因式分解:

>> a=sym('[x/(x^2-5*x-6),2*x/(x^2-2*x+1)]');

>> factor(a)

將符號矩陣的各元素展開:

>> a=sym('[cos(x-y),sin(x+y);exp(x-y),(x-1)^3]');

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