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MATLAB电磁场实验指导书


2、矩阵及其元素的赋值
( 1) MATLAB 中的变量或常量都代表矩阵,标量应看作 1×1 阶的矩阵。
( 2)矩阵的赋值:
①矩阵的值放在方括号中;
②一行中各元素之间以逗号或者空格分开,不同的行则以分号隔开;
③句的结尾可用回车符或逗号,此时会立即显示运算结果。如果不希望
显示结果,就以分号结尾。此时运算仍然执行,只是不显示。
出量,而 size 有两个输出量,所以,作加减法的结构检验时只能用
size。
(2)矩阵乘法
n×p 的矩阵 A 与 p×m 的矩阵 B 的乘积 C 是一个 n×m 的矩阵,通过运算符 *实现。 p 是 A 矩阵的列数,也是 B 矩阵的行数,称为这两个相乘矩阵的内阶数,这里要注意,两矩阵 相乘的必要条件是它们的内阶数相等。
format hex
400921fb54442d18
16 位十六进制数
format bank
3.14
两位小数
format +
+
5/113
分数近似
MATLAB 默认的显示格式是 format loose(稀疏格式),屏幕的显示会有很多
空行,而如果用显示格式命令 format compac(t 紧凑格式),则会用紧凑格式显示。
ans =
2
0 -2
1
0 -1
0
0
0
所以要注意左乘与右乘结果一般不同, 只有单位矩阵例外, 单位矩阵乘以任何矩阵, 无论左
乘还是右乘,其乘积仍等于该矩阵 ,但要保证单位矩阵的阶数与相乘矩阵的阶数相等。即
eye(n)*A=A
A*eye(n)=A
2、矩阵除法及线性方程组的解 (1)线性代数中没有除法,只有逆矩阵,矩阵的除法是
0
f3 =
10
01
键入 f4=linspace(0,1,5)得
f4 =
0 0.2500 0.5000 0.7500 1.0000
大矩阵可由小矩阵组成,但必须其行列数正确,恰好填满全部元素。
如键入 f5=[1 1 1;2 2 2;3 3 3]得
f5 =
1
1
1
2
2
2
3
3
3
则键入 fb=[f1,f5;f3,f2] 可得
如输入 x=[-1.3 sqrt(3) (1+2+3/5*4)]
则显示结果为
x=
-1.3000 1.7321 4.8000
可以单独给矩阵的元素赋值。
如 x(2)=1.7321,a(2,3)=6 等。
如果赋值元素的下标超出了原来矩阵的大小,矩阵的行列会自动扩展。跳空
的元素会被自动赋值为 0。
如 x(5)=abs(x(1))
1.2 基本语法
(一)变量及其赋值 1、标识符与数
(1)标识符是标识变量名、常量名、函数名和文件名的字符串的总称。在 MATLAB 中,变量和常量的标志符最长允许 19 个字符; 函数和文件名通常不超 过 8 个字符(受操作系统文件管理器的限制) 。这些字符包括全部的英文字母 (区 分大小写)、阿拉伯数字和下划线等符号。 标识符的第一个字符必须是英文字母。
m=
5
n=
5
当两个矩阵相加(减)时,如果有一个是标量,则
MATLAB 承认算式有效,并自动将
该标量扩展成同结构的等元素矩阵,再进行加(减)运算。例如:
键入 x=[-1 0 1] ; y=x-1 得
y=
-2 -1
0
对于一维矩阵(数组) ,可以用 length 语句来求其长度,它不区分列或行,只有一个输
则 MATLAB 会自动给出一个临时变量 ans,把右端的结果暂存于 ans中。例如键
入 a/7 得
ans =
0.1429 0.2857 0.4286
1.0000 1.1429 1.2857
3、复数矩阵、运算及其赋值
( 1) MATLAB 的每一个元素都可以是复数,复数的虚数部分用 i 或 j 表示,这
显示形式
说明
format long
3.14159265358979
16 位十进制数
format long e
3.141592653589793e+000 16 位十进制数加指数
format short(默认)
3.1416
二位整数,四位小数
format short e
3.1416e+000
5 位十进制数加指数
工作空间 (Workspace): (1) 显示计算机内存中现有变量的名称、类型、结构及其占用子节数等。
(2) 如果直接双击某变量, 则弹出 Array Editor 窗口供用户查看及修改变量内 容。 (3) 该窗口上有工具条支持用户将某变量存储到文件中或者从文件中载入某 变量。 命令历史记录 (Command History): (1) 保存并显示用户在命令窗口中输入过的命令, 以及每次启动 MATLAB 的 时间等信息。 (2) 若双击某条命令记录,则 MATLAB 会再次执行该命令。 当前路径窗口 (Current Directory): (1) 先是当前路径内的所有文件。 (2) 用户可以在这里新建或删除一个文件,也可以双击一个文件,在编辑 /调 试窗口中打开。 设置当前路径 (Current Directory): (1) 用于选择当前工作路径。 (2) 可以在命令窗口中输入文件名来直接调用工作路径下的文件。 使用 MATLAB 时获取帮助的两种方法: 一是直接在命令窗口中输入 help 函 数名或命令;二是在帮助窗口中浏览或搜索相应信息。还可以参考 MATLAB 的 Demo 程序来学习 MATLAB 编程。
全 1 矩阵 ones(m,n)是 m×n 的所有元素均为 1 的矩阵。
均分向量 linspace(a,b,n)是在 a 与 b 之间均匀地产生 n 个点值,形成 n 维向量。
如:键入 f1=ones(3,2),f2=zeros(2,3),f3=eye(2)得
f1 =
11
11
11
f2 =
0
0
0
0
0
④变量的元素用圆括号“ ()”中的数字(也称为下标)来注明,一维矩
阵(也称为数组或向量)中的元素用一个下标表示,二维的矩阵可有两个下
标数,以逗号分开。
赋值语句一般形式为:变量 =表达式(或数)
例如:输入语句
a=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]
则显示结果为
a=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
元素可以用表达式代替。
MATLAB 从逆矩阵的概念引伸来
的。有左除和右除两种情况。
B 左除矩阵 D 相当于矩阵 B 左乘矩阵 D 的逆矩阵,记作 D\B 。左除条件是:两矩阵的 行数必须相等。 ( D*X=B,X=D -1*B=D\B ,可见需要 D 与 B 的行数相等)
如果两个相乘的矩阵有一个是标量,则 阵的每个元素。
MA TLAB 不检查其内阶数,而用该标量乘以矩
若把 y 转置,即 y’为 3×1 的矩阵,而 x 是 1×3 的矩阵,则 x*y ’的内阶数相等为 3 键入 x*y ’得
ans=2 该式子称为 x 左乘 y’。如果使 x 右乘 y’,则 y’*x 内阶数为 1, 键入 y’*x 得
则得 x=-1.3000 1.7321 4.8000
0 1.3000
又如键入 a(4,3)=6.5,则得
a=
1.0000 2.0000 3.0000
4.0000 5.0000 6.0000
7.0000 8.0000 9.0000
0
0
6.5000
给全行赋值,可用冒号。
如给 a 的第 5 行赋值。键入 a(5,:)=[5,4,3]得
MATLAB7.3.0 启动后界面如图 1 所示。
图 1 MATLAB7.3.0 启动后界面
命令窗口 (Command Window): (1) 用于执行 MATLAB 命令,正常情况下提示符为“ >>”,表示 MATLAB 进入工作状态。 (2) 在提示符后输入运算指令和函数调用等命令(不带“; ”),MATLAB 将 迅速显示出结果并再次进入准备工作状态。 (3) 若命令后带有“;”, MATLAB 执行命令后不显示结果。 (4) 在准备工作状态下,如果按上下键, MATLAB 会按顺序依次显示以前输 入的命令,若要执行它,则直接回车即可。
电磁场实验仿真指导书 1、 Matlab 基础 2、实验内容
2.1 预习 点电荷电场分布 2.2 实验一 电偶极子电场分布仿真 2.3 实验二 特殊边界条件的电场分布 2.4 实验三 直导线的磁场分布 2.5 实验四 磁偶极子的磁场分布
1 MATLAB 基础
1.1 简介
MATLAB 是一门计算机程序语言,取名源于 Matrix Laboratory ,意在以矩阵 方式处理数据。一般认为 MATLAB 的典型应用包括:数值计算与分析、符号运 算、建模与仿真、数据可视化、图形处理及可视化、基于图形用户界面的应用程 序开发。
是在 MATLAB 启动时就在内部设定的。 MATLAB 中所有的运算符和函数都对复
数有效。
例如:键入 c=3+5.2i 或 c=3+5.2j 得
c=
3.0000 + 5.2000i
( 2)复数矩阵有两种赋值方法。
对复数矩阵的元素逐个赋值。
如键入 z=[1+2i,3+4i;5+6i,7+8i] 得
z=
1.0000 + 2.0000i 3.0000 + 4.0000i
5.0000 + 6.0000i 7.0000 + 8.0000i
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