一、基础知识
1、基本命令
clear 清除工作区类定义的变量
clc 清屏
ans 显示最近的答案
2、变量与系统常量
注意:默认情况下,MATALB定义的变量都是以矩阵的形式存储的。
使用syms命令创建符号变量和符号函数,在这里符号即可理解为C语言中所定义的数值变量。
pi --------圆周率
eps --------- e
i、j --------- 若i或j量不被改写,则它们表示纯虚数量j
inf -------- 无穷大量
3、M文件
M程序有两种执行方式,第一种是直接调用型,而第二种则是函数式调用型。
如何在M程序中定义一个函数:
格式:function 输出变量=函数名(输出变量....)
例:
function v=calcVolume(a,b,l,h)
v=(a*h*(b^2-h^2)^(1/2)/b+a*b*asin(h/b)+pi*a*b/2)*l;
4、程序基本结构
① 选择结构
单分支: 双分支: 多分支: switch结构:
if 条件 if 条件 if 条件 switch 表达式
语句 语句语句case 表达式1
end else elseif 条件语句1
语句 语句case ....
end elseif ... ........
... otherwise
end 语句n
end
② 循环结构
for语句: while语句:
for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3while(条件)
循环体语句 循环体语句
end end
5、如何查看MATLAB函数的源代码
open 函数名称 或者 edit 函数名称
6、Matlab的特点
① 简洁高效性
② 科学运算功能(矩阵运算、数值微积分问题、最优化问题、微分方程的求解、数据处理问题)
③ 绘图功能
④ 庞大的工具箱与模块集
⑤ 强大的动态系统仿真功能(允许用户在一个框架下对含有控制环节、机械环节和电子、电机环节的机电一体化系统进行建模与仿真)
7、矩阵运算
二、求取极限、导数、积分
1、极限
① 单变量极限
格式:
L=limit(fun,x,x0)%求取函数fun(x->x0)
L=limit(fun,x,x0,'left'或'right')%求取函数fun的单边极限(即x->x0+或x->x0-)
② 多变量极限
格式:
L1=limit(limit(f,x,x0),y,y0)
L1=limit(limit(f,y,y0),x,x0)
2、导数
① 一元函数的导数
格式:
y=diff(fun,x)%求fun对自变量x的导数
y=diff(fun,x,n)%求n阶导数
② 多元函数的导数
格式:
f=diff(diff(f,x,m),y,n)%先求f对x的m阶偏导数,再求对y的n阶偏导数
③ 多元函数组的Jacobi(雅可比)矩阵
Jacobi矩阵:多元函数有n元变量和m个函数,雅可比矩阵即是这个方程组的各个因变量对各个自变量的偏导数
格式:
J=jacobian(Y,X)%Y是各个函数构成的向量,X是各个自变量构成的向量
④ 求取隐函数的偏导数
隐函数:没有直接的表达因变量y与自变量x的关系,但是他们在函数中都体现有隐含的关系
⑤ 参数方程的导数
⑥ 二元函数的梯度计算
梯度:梯度的定义是为了研究方向导数的大小更方便而定义的
格式:
[fx,fy]=gradient(z)%
3、积分
① 不定积分
格式:
F=int(fun,x)%求取函数fun对自变量x的积分
② 定积分与无穷积分
格式:
I=int(fun,x,a,b)%求取函数fun对自变量从(a,b)区间内的定积分,a、b可设为-inf和inf
③ 重积分
方法:通过对积分的一层层进行叠加即可
④ 第一类曲线积分和第二类曲线积分
第一类曲线积分:起源于对不均匀分布的空间曲线总质量的求取
第二类曲线积分:对座标的曲线积分,起源于变力F沿曲线l移动时做功的研究
⑤ 第一类曲面积分和第二类曲面积分
第一类曲面积分:对面积的曲面积分
第二类曲面积分:对座标的曲面积分
4、级数
① 泰勒(Taylor)级数
描述:
格式:
taylor(fun)
② 傅里叶(Fourier)级数
格式:
[A,B,F]=fseries(f,x,n,a,b)%A,B为Fourier系数,F为展开式
③ 级数求和
格式:
S=symsum(fk,k,k0,kn)%fk为级数通项,k为级数自变量,k0和kn为级数求和的起始项和终止项
三、线性代数
1、基本矩阵
零矩阵: A=zeros(n) A=zeros(m,n)
幺矩阵: B=ones(n)
单位阵: C=eye(n)
随机阵: D=rand(n)
对角阵: E=diag(A) %A为矩阵对角元素的列向量
E=diagm(A1 A2 A3 .... An)%生成块对角矩阵
2、矩阵运算
求行列式: det(A)
求矩阵的秩: rank(A)
表示多项式: poly2sym(P,'v') %其中P为按降幂排列顺序表示的多项式,v为指定的多项式符号变量,也可以指定为'x'
逆矩阵: A=inv(B)
求矩阵的特征值和特征向量:d=eig(A) %求取矩阵的特征值
[V,D]=eig(A)%V为矩阵A的特征向量,D为矩阵A的特征值
矩阵方程的计算:AX=B =》X=inv(A)*B
四、积分变换与复变函数
1、 Laplace变换
格式: F=laplace(fun) %fun为时域函数,采用默认的t作为时域变量
F=laplace(fun,v,u)%由用户指定时域变量v和复域变量u
Laplace反变换
格式: ilaplace(F) %输出即为以t为变量的时域函数
2、Fourier变换
格式: F=fourier(fun) %