數(shù)學實驗matlab

1、數(shù)學實驗數(shù)學實驗MATLAB簡介簡介1.MATLAB的概況的概況MATLAB是矩陣實驗室（MatrixLabaty）之意。除具備卓越的數(shù)值計算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號計算，文字處理，可視化建模仿真和實時控制等功能。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學工程中常用的形式十分相似故用MATLAB來解算問題要比用CFTRAN等語言完相同的事情簡捷得多.當前流行的MATLAB5.3Simulink3.0包括擁有數(shù)百個內部

2、函數(shù)的主包和三十幾種工具包(Toolbox).工具包又可以分為功能性工具包和學科工具包.功能工具包用來擴充MATLAB的符號計算可視化建模仿真文字處理及實時控制等功能.學科工具包是專業(yè)性比較強的工具包控制工具包信號處理工具包通信工具包等都屬于此類.開放性使MATLAB廣受用戶歡迎.除內部函數(shù)外所有MATLAB主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件用戶通過對源程序的修改或加入自己編寫程序構造新的專用工具包.2.MATLAB產生的歷史背景

3、產生的歷史背景在70年代中期CleveMoler博士和其同事在美國國家科學基金的資助下開發(fā)了調用EISPACK和LINPACK的FTRAN子程序庫.EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序庫LINPACK是解線性方程的程序庫.在當時這兩個程序庫代表矩陣運算的最高水平.到70年代后期身為美國NewMexico大學計算機系系主任的CleveMoler在給學生講授線性代數(shù)課程時想教學生使用EISPACK和LINPACK程序庫但他發(fā)現(xiàn)學生

4、用FTRAN編寫接口程序很費時間于是他開始自己動手利用業(yè)余時間為學生編寫EISPACK和LINPACK的接口程序.CleveMoler給這個接口程序取名為MATLAB該名為矩陣(matrix)和實驗室(labotaty)兩個英文單詞的前三個字母的組合.在以后的數(shù)年里MATLAB在多所大學里作為教學輔助軟件使用并作為面向大眾的免費軟件廣為流傳.1983年春天CleveMoler到Stfd大學講學MATLAB深深地吸引了工程師JohnLit

5、tle.JohnLittle敏銳地覺察到MATLAB在工程領域的廣闊前景.同年他和CleveMolerSteveBangert一起用C語言開發(fā)了第二代專業(yè)版.這一代的MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能.1984年CleveMoler和JohnLittle成立了MathWks公司正式把MATLAB推向市場并繼續(xù)進行MATLAB的研究和開發(fā).在當今30多個數(shù)學類科技應用軟件中就軟件數(shù)學處理的原始內核而言可分為兩大類.一類是

6、數(shù)值計算型軟件如MATLABXmathGauss等這類軟件長于數(shù)值計算對處理大批數(shù)據(jù)效率高另一類是數(shù)學分析型軟件MathematicaMaple等這類軟件以符號計算見長能給出解析解和任意精確解其缺點是處理大量數(shù)據(jù)時效率較低.MathWks公司順應多功能需求之潮流在其卓越數(shù)值計算和圖示能力的基礎上又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計算文字處理可視化建模和實時控制能力開發(fā)了適合多學科多部門要求的新一代科技應用軟件MATLAB.經過多年的國際競爭

7、MATLAB以經占據(jù)了數(shù)值軟件市場的主導地位.在MATLAB進入市場前，國際上的許多軟件包都是直接以FTRANC語言等編程語言開發(fā)的。這種軟件的缺點是使用面窄，接口簡陋，程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發(fā)展，因而很難推廣。MATLAB的出現(xiàn)，為各國科學家開發(fā)學科軟件提供了新的基礎。在MATLAB問世不久的80年代中期，原先控制領域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB上重建。MathWks公司1993年推出了MA

8、TLAB4。0版，1995年推出4。2C版（fwin3。X）Matlab語言象Basic、Ftran和C語言一樣規(guī)定了矩陣的算術運算符、關系運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，而且這些運算符大部分可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運算，有些如算術運算符只要增加“”就可用于數(shù)組間的運算，另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領域的問題時，顯得大為簡捷、高效、

9、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。在此基礎上，高版本的Matlab已逐步擴展到科學及工程計算的其它領域。因此，不久的將來，它一定能名符其實地成為“萬能演算紙式的”科學算法語言。6方便的繪圖功能方便的繪圖功能Matlab的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)（命令），例如線性坐標、對數(shù)坐標，半對數(shù)坐標及極坐標，均只需調用不同的繪圖函數(shù)（命令），在圖上標出圖題、XY軸標注，格（柵）繪制也只需調用相應的命令，簡單易行。另外，在調用繪圖函數(shù)時

10、調整自變量可繪出不變顏色的點、線、復線或多重線。這種為科學研究著想的設計是通用的編程語言所不及的?？傊琈atlab語言的設計思想可以說代表了當前計算機高級語言的發(fā)展方向。我們相信，在不斷使用中，讀者會發(fā)現(xiàn)它的巨大潛力。MALAB功能功能MATLAB是一種面向科學與工程計算的高級語言同時也是適用于科學和工程計算的數(shù)學軟件系統(tǒng)。作為數(shù)值軟件的MATLAB對計算數(shù)學領域的特定問題類型如數(shù)值線性代數(shù)、微分方程數(shù)值解、數(shù)值逼近、最優(yōu)化方法、數(shù)值

11、積分等進行求解可以得到問題的離散解或近似的解析表達式。針對每一類問題的求解MATLAB都能給出該類問題的各種高效算法。例如求解非線性規(guī)劃問題MATLAB給出了單純形搜索法、最速下降法、DFP變尺度法、BFGS擬牛頓法和最小二乘法等算法其中既有解析算法又有直接算法而且與每個算法相匹配的還有一維搜索法。MATLAB具有一個陣容強大、范圍廣泛的基本運算體系。此外MATLAB極其簡潔的語言結構支持結構化程序設計且具有超過任一高級語言系統(tǒng)的調試技

12、術。MATLAB高度智能化的調試技術是用戶開發(fā)MATLAB程序的有力工具?；谏鲜鏊枷霝榱税袽ATLAB矩陣運算的優(yōu)點更好地應用于工程和教學實踐中作者在MATLAB軟件環(huán)境下研制了CANAC軟件包。采用CANAC軟件包利用計算機及其特有的功能不僅能準確、快速地實現(xiàn)數(shù)值分析與計算中所涉及到的逼近問題、線性代數(shù)問題、非線性方程及方程組的數(shù)值解法問題以及常微分方程的數(shù)值解法等而且可把這些數(shù)值分析與計算的結果直接應用于實際應用中。(1)繪圖功能

13、。主界面能夠實時、準確地繪制出各種插值函數(shù)圖形并把數(shù)值分析與計算后的結果直觀地進行圖形顯示。(2)輔助分析與設計功能。主界面上實時顯示的圖形對操作者進行各種設計與分析具有輔助作用。(3)操作簡便、界面美觀。由于MATLAB現(xiàn)行版本運行于Windows環(huán)境由此開發(fā)出來的CANAC軟件包有Windows程序風格既美觀、簡潔又容易操作和應用。(4)Matlab有強大的自帶的幫助手冊，基于HTML的完整的幫助功能；(5)運算符豐富。由于MATL

14、AB是用C語言編寫的，MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短。(6)高級但簡單的程序環(huán)境，與其它語言編寫的程序結合和輸入輸出格式化數(shù)據(jù)的能力；MATLAB既具有結構化的控制語句（如f循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。(7)程序限制不嚴格，程序設計自由度大。例如，在MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。有大量事先定義的數(shù)學函數(shù)，并且有很