Trong phÇn nµy chóng ta sÏ tr×nh bµy mét sè nh÷ng øng dông cña nã; v× ®Ó tr×nh bµy tÊt c¶ nh÷ng øng dông cña MATLAB sÏ rÊt dµi vµ tèn thêi gian.. VÝ dô Student Edition cña MATLAB bao gå[r]
Trang 2Matlab toàn tập Matlab toàn tập
cài đặt
cài đặt
1 MATLAB for WIN
Yêu cầu hệ thống
Yêu cầu hệ thống
• Hệ thống IBM hoặc tương thích 100% với bộ vi xử lí 486 Intel cộng với bộ đồng xử lí toán học 487 ( ngoại trừ 486 DX có bộ xử lí bên trong ), Pentium hoặc Pentium Pro Processor
• Microsoft Window 95 hoặc Window NT
a) ổ CD ROM
a) ổ CD ROM
- Bộ điều phối đồ hoạ 8 bit và card màn hình ( 256 màu đồng thời )
- Khoảng trống đĩa đủ để cài đặt và chạy các tuỳ chọn Sự yêu cầu đĩa cứng thay đổi tuỳ theo kích cỡ các partition và các tệp trợ giúp help được cài đặt trực tiếp theo tuỳ chọn Quá trình cài đặt sẽ thông báo cho bạn biết tỉ mỉ về dung lượng đĩa yêu cầu Ví dụ:
Partition với một liên cung mặt 0 cần 25 MB cho riêng MATLAB và 50 MB cho cả MATLAB và HELP
Partition với liên cung 64 KB cần 115 MB cho riêng MATLAB và 250 MB cho cả MATLAB và HELP
b ) Bộ nhớ
b ) Bộ nhớ
Microsoft WIndow 95: 8 MB tối thiểu và 16 MB khuyến nghị
Microsoft WIN NT 3.51 hoặc 4.0: 12 MB tối thiểu và 16 MB khuyến nghị
Các khuyến nghị
• Bộ nhớ phụ vào (Bộ nhớ bổ sung: additional Memory)
• Vỉ mạch tăng tốc đồ hoạ bổ trợ cho Microsoft Window
• Máy in trợ giúp cho Microsoft Window
• Vỉ mạch âm thanh trợ giúp cho Microsoft Window
• Microsoft Word 7.0 hoặc hơn ( nếu bạn có ý định sử dụng MATLAB NoteBook )
• Trình biên dịch Watcom C, Borland, Microsoft (xây dựng file MEX)
• Netscape Navigator 2.0 hoặc version cao hơn hoặc Microsoft Internet Explorer 3.0 để chạy MATLAB Help Desk
Quá trình cài đặt
1 Đặt đĩa vào ổ CD Trên WIN 95 chương trình SETUP bắt đầu chạy tự động nếu như MATLAB cha được cài từ trước Còn không, nhấn đúp vào biểu tượng setup.exesetup.exesetup.exe để bắt đầu quá trình cài đặt
2 Chấp nhận hay bỏ đi những khuyến cáo về cấp đăng kí phần mềm trên màn hình Nếu chấp nhận bạn mới có thể bắt đầu quá trình cài đặt
3 Trên Custumer Information, nhập vào tên bạn, địa chỉ của bạn Tên không được quá
30 kí tự Nhấn nút NEXT
4 Nhấn vào các hộp trống thành phần dấu ‘v‘ nếu như bạn muốn tuỳ chọn đó và nhấn tiếp nếu bạn có ý định không muốn tuỳ chọn đó ( có thể thêm vào sau này nếu muốn
Trang 3) Trên màn hình hiển thị C:\MATLAB là thư mục đích mặc định của quá trình cài đặt Nếu bạn muốn cài đặt vào thư mục khác hoặc đổi tên thư mục thì bạn lựa chọn Browse
MATLAB cho Macintosh
MATLAB cho máy Macintosh chạy được trên:
• Mọi máy Macintosh có cấu hình đủ mạnh ( power Macintosh )
• Mọi Macintosh được trang bị bộ vi xử lí 68040 ( bộ đồng xử lí toán học bên trong )
• Mọi máy Macintosh được trang bị bộ vi xử lí 68020 hoặc 68030 và bộ đồng xử lí toán học 68881 hoặc 68882
Yêu cầu tối thiểu để chạy MATLAB
• Đĩa cứng trống tối thiểu 26 MB, cần thêm 60 MB cho hệ thống tuỳ chon HELP trực tuyến
• 16 MB cho phân vùng bộ nhớ
• ổ CD ROM
• Color Quick Draw
-oOo -
Chương1
GIớI THIệU chung
Bâygiờ bạn đã cài đặt xong, chúng ta hãy xem MATLAB có thể làm được những gì Trong phần này chúng ta sẽ trình bày một số những ứng dụng của nó; vì để trình bày tất cả những ứng dụng của MATLAB sẽ rất dài và tốn thời gian Nếu bạn đọc quyển hướng dẫn này, bạn sẽ thấy MATLAB là ngôn ngữ rất mạnh để giải quyết những vấn đề quan trọng và khó khăn của bạn Nó sẽ rất hữu ích khi bạn đọc phần hướng dẫn cơ bản vì nó sẽ cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản để bạn hiểu rõ MATLAB và phát triển được những khả năng của mình sau này
Có lẽ cách dễ nhất để hìng dung về MATLAB là nó có đầy đủ các đặc điểm của máy tính cá nhân: giống như các máy tính cơ bản, nó làm tất cả các phép tính toán học cơ bản như cộng, trừ, nhân, chia; giống như máy tính kỹ thuật, nó bao gồm: số phức, căn thức, số
mũ, logarithm, các phép toán lượng giác như sine, cosine, tang; nó cũng giống như máy tính
có khả năng lập trình, có thể lưu trữ, tìm kiếm lại dữ liệu, cũng có thể tạo, bảo vệ và ghi trình
tự các lệnh để tự động phép toán khi giải quyết các vấn đề, bạn có thể so sánh logic, điều khiển thực hiên lệnh để đảm bảo tính đúng đắn của phép toán Giống như các máy tính hiện
đại nhất, nó cho phép bạn biểu diễn dữ liệu dới nhiều dạng như: biểu diễn thông thường, ma trân đại số, các hàm tổ hợp và có thể thao tác với dữ liệu thường cũng như đối với ma trận Trong thực tế MATLAB còn ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và nó cũng sử dụng rất nhiều các phép tính toán học Với những đặc điểm đó và khả năng thân thiện với người sử dụng nên nó dễ dàng sử dụng hơn các ngôn ngữ khác như Basic, Pascal, C
Nó cung cấp một môi trường phong phú cho biểu diễn dữ liệu, và có khả năng mạnh mẽ
về đồ hoạ, bạn có thể tạo các giao diện riêng cho người sử dụng(GUIs) để gải quyết những vấn đề riêng cho mình Thêm vào đó MATLAB đưa ra những công cụ để giải quyết những vấn đề đặc biệt, gọi là Toolbox (hộp công cụ) Ví dụ Student Edition của MATLAB bao gồm cả Toolbox điều khiển hệ thống, Toolbox xử lí tín hiệu, Toolbox biểu tượng toán học Ngoài
ra bạn có thể tạo Toolbox cho riêng mình
Với những khả năng mạnh mẽ, rộng lớn của MATLAB nên nó rất cần thiết cho bạn bắt
đầu từ phần cơ bản Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu từng phần, và cuốn sách này sẽ giúp
Trang 4bạn hiểu được chúng Trước tiên, một cách đơn giản nhất là chúng ta quan niệm như là một máy tính cơ bản, tiếp theo là như máy tính kỹ thuật và như máy tính có thể lập trình được, cuối cùng là như máy tính hiện đại nhất Bằng cách quan niệm này bạn sẽ dễ dàng hiểu
đựơc những cách mà MATLAB giải quyết những vấn đề thông thường và xem MATLAB giải quyết những vấn đề về số phức mềm dẻo như thế nào
Tuỳ thuộc vào kiến thức của bạn, bạn có thể tìm thấy những phần trong cuốn sách hư-ớng dẫn này hứng thú hay buồn tẻ
Khi bạn chạy chương trình MATLAB, nó sẽ tạo một hoặc nhiều cửa sổ trên màn hình của bạn, và cửa sổ lệnh (command) là cửa sổ chính để bạn giao tiếp với MATLAB, cửa sổ này xuất hiện nh hình dới đây
Các kí tự ‘EDU>>‘ là dấu nhắc của MATLAB trong student MATLAB Trong các version khác của MATLAB, dấu nhắc đơn giản chỉ là ‘>>‘ Khi cửa sổ lệnh xuất hiện, là cửa sổ hoạt động, con trỏ xuất hiện bên phải dấu nhắc như ở hình dưới Con trỏ và dấu nhắc này của MATLAB báo rằng MATLAB đang đợi để thực hiện lệnh
Hình 1.1 Cửa sổ lệnh của Student MATLAB Hình 1.1 Cửa sổ lệnh của Student MATLAB Hình 1.1 Cửa sổ lệnh của Student MATLAB
1.1 Các phép toán đơn giản
1.1 Các phép toán đơn giản
Giống như máy tính đơn giản thông thường, MATLAB có thể thực hiện các phép toán
đơn giản, như ví dụ dưới đây:
Mary đến một cửa hàng văn phòng phẩm và mua 4 cục tẩy, 25 xu một cục, 6 tập vở, 52
xu một tập, hai cuộn băng đài, 99 xu một cuộn Hãy tính xem Mary mua bao nhiêu vật, và tổng số tiền là bao nhiêu?
Nếu dùng máy tính thông thường, ta vào các số:
4 + 6 + 2 = 12 ( vật)
4x25 + 6x52 + 2x99 = 610 (xu)
Hình 1.2 Cửa sổ lệnh của MATLAB version 5.2 Hình 1.2 Cửa sổ lệnh của MATLAB version 5.2 Hình 1.2 Cửa sổ lệnh của MATLAB version 5.2
Trong MATLAB chúng ta có thể giải quyết vấn đề này theo nhiều cách Trước tiên giống như máy tính ở trên, chúng ta có thể tính:
>> 4 + 6 + 2
ans=
12
>> 4*25 + 6*52 + 2*99
ans=
610
Chú ý rằng MATLAB không chú ý đến những khoảng trống, cho tất cả các phần, và phép nhân có mức độ ưu tiên cao hơn phép cộng Và một chú ý khác là MATLAB gọi kết quả ans (viết tắt của answer) cho cả hai phép tính
Như đã nói ở trên, vấn đề trên có thể giải quyết bằng cách chứa các thông tin vào biến của MATLAB:
>> erasers = 4
erasers=
4
Trang 5>> pads = 6
pads=
6
>> tape = 2;
>> iterms = erases + pads + tape
iterms=
12
>> cost = erases*25 + pads*52 + tape*99
cost=
610
ở đây chúng ta tạo 3 biến MATLAB: erases, pads, tape để chứa số lượng mỗi loại vật Sau khi vào các giá trị cho các biến này, MATLAB hiển thị kết quả ra màn hình, trừ trường hợp biến tape Dấu hai chấm đằng sau câu lệnh ‘>> tape = 2;‘ thông báo cho MATLAB nhận giá trị gán nhưng không hiển thị ra màn hình Cuối cùng khác với gọi kết quả ans, chúng ta yêu cầu MATLAB gọi kết quả tổng số các vật là iterms, và tổng số tiền là cost Tại mỗi bước MATLAB đều đa ra các thông tin Vì có lưu giữ các biến nên chúng ta có thể yêu cầu MATLAB tính giá trị trung bình cho mỗi vật:
>> everage_cost = cost/iterms
everage_cost=
50.8333
Bởi vì everage cost có hai từ, mà MATLAB yêu cầu biến chỉ có một từ, nên chúng ta dùng dấu gạch dưới để nối hai từ này thành một từ
Ngoài các phép tính trên, MATLAB còn có một số phép tính cơ bản khác như bảng dưới
đây:
Phép luỹ thừa, ab ^ 5^2
Trong các phép toán trên có mức độ ưu tiên khác nhau, khi tính từ trái sang phải của một dòng gồm nhiều lệnh thì phép toán luỹ thừa có mức độ ưu tiên cao nhất, tiếp theo là phép nhân và phép chia có mức độ ưu tiên bằng nhau cuối cùng là phép cộng và phép trừ cũng có mức độ ưu tiên bằng nhau
1.2 Không gian làm việc của MATLAB
1.2 Không gian làm việc của MATLAB
Cũng như bạn làm việc với cửa sổ Lệnh, MATLAB nhớ các lệnh bạn gõ vào cũng như các giá trị bạn gán cho nó hoặc nó được tạo lên Những lệnh và biến này được gọi là lưu giữ trong không gian làm việc của MATLAB, và có thể được gọi lại khi bạn muốn Ví dụ, để kiểm tra giá trị của biến tape, tất cả những gì bạn phải làm là yêu cầu MATLAB cho biết bằng cách đánh vào tên biến tại dấu nhắc:
>> tape
Trang 6Các hàm toán học 199
Các hàm đặc biệt 199
Hàm lí thuyết số học 199
Đồ hoạ 199
Trang đồ hoạ 200
Điều khiển cửa sổ đồ hoạ 200
đồ hoạ TRONG KHÔNG GIAN 3 chiều 200
Lệnh đồ hoạ thông thường 200
Cân chỉnh màu 200
Chiếu sáng 200
Bảng màu 201
Điều chỉnh trục 201
Chú thích đồ hoạ 201
chuỗi kí tự 201
Khái quát chung 201
Kiểm tra chuỗi 201
Các phép toán với chuỗi 201
Chuỗi và văn bản 202
file input/output 202
Mở và đóng file 202
File nhị phân i/o 202
File i/o định dạng 202
Vị trí file 202
Các hàm xuất nhập file 202
Xuất nhập file ảo 202
Xuất nhập file audio 203
Cửa sổ lệnh I / O 203
thời gian và ngày 203
Giờ và ngày hiện tại 203
Các hàm cơ bản 203
Hàm ngày tháng 203
Hàm đếm 203
kiểu dữ liệu và cấu trúc 203
Kiểu dữ liệu 203
Hàm của mảng nhiều chiều 204
Hàm của mảng tế bào 204
Hàm cấu trúc 204
chuyển đổi dữ liệu động 204
Hàm tớ DDE 204
Ví dụ và sự thể hiện 204
MATLAB/matrận 204
Cửa sổ lệnh 205
General 205
(Lập trình )Programming và file-M 205
Các file trên đĩa 205
Đa thức 206
Các hàm ma trận và đại số tuyến tính 206
Phân tích ma trận 206
Phép toán tuyến tính 206
Trang 7Giá trị duy nhất 206
Hàm ma trận 206
Tìm thừa số tiêu chuẩn 207
Biến đổi fourier và phân tích dữ liệu 207
Phép toán cơ bản 207
Sai phân có hạn 207
Filtering and convolution ( nếp, cuộn ) 207
Biến đổi fourier 207
Đa thức và phép nội suy 207
Phép nội suy 208
hàm và giải pháp ODE 208
Optimization and Root Finding 208
Numaric Integration 208
Đối t−ợng hàm inline 208
ma trận rời rạc 208
Các ma trận không liên tục cơ bản 208
Full to Sparse Conversion 208
mục lục 209