第1章MATLAB基础答案.doc

前言 MATLAB，全名Matrix Laboratory，意即矩阵实验室，是由线性代数领域颇有名望的美国学者Cleve Moler博士在20世纪70年代末期创立的。他在新墨西哥大学讲学时，利用Fortran语言、基于特征值计算的软件包EISPACK和线性代数软件包LINPACK，开发了集命令、解释、科学计算于一身的交互式软件MATLAB。1983年，工程师John Little接触到Matlab并深受其影响，于是与Cleve Moler、Stev Bangert合作，用C开发了第二代Matlab专业版，增加了数据可视化功能。1984年MathWorks公司成立，MATLAB被推向市场，经过多年发展，MATLAB在数值性软件市场占据了主导地位。 MATLAB就像一台超级函数计算器，使用它犹如在演算纸上排列出公式与求解问题，所以又被称为演算纸式科学算法语言，与其它高级语言相比，更容易掌握。MATLAB主要用于矩阵运算，有丰富的矩阵函数，在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制系统、非线性系统、模糊控制、优化技术等领域的问题时，显得尤为简捷、高效、方便，应用领域涉及科研工作、教学、工业、电子、医疗等领域。 MATLAB的主要特点是： （1）超强的矩阵运算能力。 MATLAB是具有的超强的面向矩阵(向量)运算的高级程序设计语言，包含了多种矩阵运算，例如正交变换、三角分解、特征值，有常见的特殊矩阵。 （2）解释性语言。 MATLAB程序可以不经编译直接在MATLAB环境中运行，编写程序容易修改，MATLAB语言容易掌握和使用。 （3）具有丰富的数学函数，提供高性能的数学运算功能。 MATLAB提供大量诸如三角函数、指数函数等常用的数学函数，还提供贝塞尔函数、勒让德函数、伽玛函数等特殊函数。 MATLAB提供高性能的数学运算功能，特别是在数值分析方面。例如数值微分、数值积分、插值、求极值、方程求根、付立叶变换、常微分方程数直解、留数计算等，可以方便地用于科学研究，求解各种工程问题。 （4）具有图形功能图象处理命令。（TOOLBOX）。 到目前为止，MATLAB最高版本版已经推出。随着版本的不断升级，它在数值计算及符号计算功能上得到了进一步完善。Matlab已经发展成为多学科、多种工作平台的功能强大的大型软件,被誉为“巨人肩上的工具”,已经在控制、生物医学工程、语言处理、图象信号处理、雷达工程、信号分析、计算机技术等各领域得到广泛应用。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。如美国National Instruments公司信号测量、分析软件LabVIEW，Cadence公司信号和通信分析设计软件SPW等，或者直接建筑在MATLAB之上，或者以MATLAB为主要支撑。又如HP公司的VXI硬件，TM公司的DSP，Gage公司的各种硬卡、仪器等都接受MATLAB的支持。在欧美等高校，Matlab已经成为计算机辅助分析与设计、线性代数、自动控制理论、概率论及数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具，是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的工具。MATLAB 6.5版本中运行通过，每个例题都有相应的M文件，可以参考。 第一章 MATLAB基础 1.1 MATLAB软件系统的组成 MATLAB软件主要由主包、Simulink和工具箱三大部分构成。 MATLAB主包 （1）MATLAB语言 MATLAB语言是一种以矩阵（matrix）和数组（array）为基本编程单元的，拥有完整控制语句、数据结构、函数编写与调用格式和输入输出功能的具有面向对象程序设计的第四代高级程序语言。除了执行效率略低外，在编程效率、可读性、可移植性方面远胜于其它高级语言，而且可轻松实现C、FORTRAN语言的全部功能，绘图功能强大，提供齐全的数学函数，可编制出功能强大、界面优美的应用程序。 MATLAB语言是一种解释性语言，程序不能脱离MATLAB环境独立运行，这限制了它的运用。 （2）MATLAB工作环境 MATLAB工作环境是一系列实用工具的集合，它不但包括了各种操作工作空间中变量的工具和管理数据输入输出的方法，而且包括了开发调试M文件和MATLAB应用程序的集成环境。 （3）图形系统 包含了大量高级的2D和3D数据可视化、图形显示、动画生成和图象处理命令。还有一些低级命令，允许用户按照自己要求显示图形和定制应用程序图形接口。 （4）MATLAB数学函数库 MATLAB数学函数库是大量的各种形式的数学函数和算法的集合，它不但包括了最基本的初等函数如sum、sin、cos和复数运算等，而且包括了大量复杂的高级函数和算法，如快速傅立叶变换和矩阵求逆等。 （5）MATLAB应用程序