Learning matlab原版英文电子书

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1
Introduction
About the Student Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Student Use Policy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Differences Between the Student Version
and the Professional Version . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3
Obtaining Additional MathWorks Products . . . . . . . . . . . . . 1-5
Getting Started with MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6
Finding Reference Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7
Troubleshooting and Other Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8
Documentation Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-8
MathWorks Web Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
MathWorks Education Web Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
MATLAB Related Books . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
MathWorks Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
Usenet Newsgroup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
MathWorks Knowledge Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-10
Technical Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11
Product Registration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-11
About MATLAB and Simulink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
What Is MATLAB? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-12
What Is Simulink? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-14
iv Contents
2
Installation
Installing on Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Installing MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
Installing Additional Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
Accessing the Online Documentation (Help) . . . . . . . . . . . . . . . 2-6
Installing on Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
Installing MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
Post Installation Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13
Installing Additional Toolboxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-13
Accessing the Online Documentation (Help) . . . . . . . . . . . . . . 2-14
3
Development Environment
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
Starting and Quitting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Starting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Quitting MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
MATLAB Desktop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Desktop Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Command Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Launch Pad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Help Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8
Current Directory Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
Workspace Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12
Editor/Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14
Other Development Environment Features . . . . . . . . . . . . . 3-15
v
4
Getting Started
Matrices and Magic Squares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Entering Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3
sum, transpose, and diag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Subscripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
The Colon Operator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7
The magic Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8
Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10
Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11
Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11
Examples of Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13
Working with Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
Generating Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14
The load Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15
M-Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15
Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
Deleting Rows and Columns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16
More About Matrices and Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18
Linear Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18
Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21
Multivariate Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23
Scalar Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24
Logical Subscripting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-25
The find Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26
Controlling Command Window Input and Output . . . . . . . 4-28
The format Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28
Suppressing Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30
Entering Long Command Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30
Command Line Editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30
vi Contents
5
Graphics
Basic Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
Creating a Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
Multiple Data Sets in One Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3
Specifying Line Styles and Colors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4
Plotting Lines and Markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5
Imaginary and Complex Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6
Adding Plots to an Existing Graph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7
Figure Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
Multiple Plots in One Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9
Controlling the Axes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10
Axis Labels and Titles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12
Saving a Figure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13
Editing Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14
Interactive Plot Editing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14
Using Functions to Edit Graphs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14
Using Plot Editing Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15
Using the Property Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16
Mesh and Surface Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18
Visualizing Functions of Two Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18
Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24
Printing Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26
Handle Graphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28
Graphics Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28
Setting Object Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31
Finding the Handles of Existing Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33
Graphics User Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35
Graphical User Interface Design Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35
Animations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37
Erase Mode Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37
Creating Movies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-38
vii
6
Programming with MATLAB
Flow Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
if . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
switch and case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
for . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
while . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
continue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
break . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6
Other Data Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7
Multidimensional Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7
Cell Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9
Characters and Text . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11
Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14
Scripts and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17
Scripts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17
Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18
Global Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20
Passing String Arguments to Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20
The eval Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-22
Vectorization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23
Preallocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23
Function Handles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24
Function Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24
Demonstration Programs Included with MATLAB . . . . . . 6-27
7
Symbolic Math Toolbox
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2
Getting Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4
viii Contents
Getting Started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5
Symbolic Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5
Creating Symbolic Variables and Expressions . . . . . . . . . . . . . . 7-6
Symbolic and Numeric Conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7
Creating Symbolic Math Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14
Calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16
Differentiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16
Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20
Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-22
Symbolic Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27
Taylor Series . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-28
Extended Calculus Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29
Simplifications and Substitutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-43
Simplifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-43
Substitutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-51
Variable-Precision Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-58
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-58
Example: Using the Different Kinds of Arithmetic . . . . . . . . . 7-59
Another Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-61
Linear Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-63
Basic Algebraic Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-63
Linear Algebraic Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-64
Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-68
Jordan Canonical Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-74
Singular Value Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-76
Eigenvalue Trajectories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-78
Solving Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-86
Solving Algebraic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-86
Several Algebraic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-87
Single Differential Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-90
Several Differential Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-92





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