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)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。

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 11 1 11 1 12．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。

1.3 MATLAB的基本管理命令一、工作空间(workspace)的概念及操作当MATLAB启动后，系统自动在内存中开辟一块区域用于存储用户在MATLAB命令窗口中定义的变量、运算结果和有关数据。

此内存空间称为MATLAB的工作空间(workspace)。

工作空间在MATLAB刚启动时为空，此后，用户所定义的变量、运算结果和有关数据均存储在该空间。

但用户退出MATLAB后，工作空间的内容将不再保留。

为了能将工作空间的内容长期保留下来，MATLAB为用户提供了将工作空间以MAT 文件格式保存到磁盘的功能，具体操作如下：(1)保存工作空间。

单击MATLAB命令窗口菜单栏的文件（file）菜单，选择(Save Workspace as)菜单选项，系统打开工作空间保存设置对话框，在该对话框中用户可对工作空间保存的路径和文件名进行设置。

(2)装载工作空间。

在使用MATLAB的过程中，如果需要用到上一次已保存的工作空间的变量和数据，可以使用以下操作将已保存的工作空间的变量和数据装载到当前工作空间中。

单击MATLAB命令窗口菜单栏的文件(File)菜单，选择(Load Workspace)菜单选项，系统打开工作空间装载设置对话框。

在该对话框中选定已保存的工作空间的文件名，单击（打开）按钮，即可将已保存的工作空间的内容装载到当前工作空间。

二、清除变量命令clearclear命令用于清除当前工作空间中的指定或全部变量。

其命令格式为：clear %清除当前工作空间中的全部变量clear a b c %清除当前工作空间中的指定变量a、b和c三、MATLAB工作窗口操作命令clc 擦除工作窗口中所显示的所有内容clf 擦除当前图形窗口中的图形exit 关闭并退出MATLABpack 整理内存碎片以扩大内存空间cd 改变当前工作目录dir 列出当前目录及该目录下的文件及子目录清单第二章 MATLAB 的数值计算功能2.1 变量与赋值语句1. 变量变量代表一个或若干个内存单元，为了对变量所对应的存储单元进行访问，需要给变量命名。

在MATLAB 中，变量名是以字母开头，后接字母、数字或下划线，字符长度应不大于31个，且区分字母的大小写。

MATLAB 的变量分为字符变量和数值变量两种。

字符变量必须用单引号括起来。

例： a=’happy new year’ %表示将字符串’happy new year’赋值给字符变量a b=365 %表示将数值365赋值给数值变量b2. 赋值语句MATLAB 赋值语句有两种形式（1）变量=表达式（2）表达式在第一种语句形式下，MATLAB 将右边表达式的值赋给左边的变量；在第二种语句形式下，将表达式的值赋给MATLAB 的永久变量ans 。

表达式可以由分号、逗号或回车结束，如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把结果全部显示出来。

MATLAB 程序（称为M 文件）中的语句常以分号结束。

在一条语句中，如果表达式太复杂，一行写不下，可以接上三个小黑点（续行符）并按下回车键，然后接下去再写。

可以在语句后加上注释。

注释以%开头，用于解释或说明，对计算结果不产生任何影响。

例2.1 计算表达式i 35185sin 2++o的值，并将结果赋给变量a ，然后显示出结果。

解：在MATLAB 命令窗口输入命令：a=2*sin(85*pi/180)/(1+sqrt(5)+3*i)其中pi 和i 都是MATLAB 定义的变量，分别代表π和虚数单位。

该命令的输出结果是：a=0.3311-0.3070i2.2 MATLAB 矩阵矩阵是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，不需要对矩阵的维数和类型进行说明，MATLAB会根据用户输入的内容自动进行配置。

2.1.1矩阵的建立1．直接输入法对于较小的简单矩阵，从键盘上直接输入矩阵是最常用、最方便的数值矩阵创建方法。

具体方法如下：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2.2 生成一个3*3的矩阵只需输入A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]A=1 2 34 5 67 8 9也可以用回车键代替分号，按下列方式输入：A=[1 2 34 5 67 8 9]其结果同上。