MATLAB在大学数学中的应用

MATLAB在大学数学中的应用

摘要:随着计算机技术的不时开展，借助计算机数学软件，人们对数学的学习方式和看法水平也发作了基

本性的变化。在学习方式上，数学的学习曾经超出了以往仅仅依托纸和笔的“手工操作形式，正在野不时依托现代科技手腕和信息渠道的“人机互动”形式开展；在看法层面上，数学也不再仅仅是为某些专业效劳的工具性学科，而是一门有着丰厚内容和思想体系的文明性、技术性学科。在大学教育阶段，数学教育承当了数学文明的传达和数学技艺的培育双重任务。能否具有一定的

数学素养并把握相关的数学技艺，曾经成为当

代大学生，尤其是理工科大学生必备的基本素质。由于MATLAB的强大功用，在美国大学中，MATLAB言语遭到了教授与学生的欢迎和注重。由于它将运用者从繁重重复的计算中束缚出来，把更多的精神投入到对数学的基本含义的了解上，因此它已逐渐成为许多大学生和研讨生课程中的规范和重要的工具。所以，在国外的高校，熟练运用MATLAB已成为大学生、硕士生、博士生必需把握的基本技艺；在设计研讨单位和工业部门，MATLAB曾经成为研讨必备软件和规范软件。而且，MATLAB具有出色的数据可视化和图像处置功用，以及强大的计算功用。借助MATLAB的运用，为学

习者翻开了一扇看法和欣赏数学的窗口，使对数学的欣赏得以向群众普及，这对数学文明的传达具有重要的意义。

关键字：MATLAB绘图数学欣赏计算

当前，计算机已经被成功地应用于工程设计和

制造业中，在发达国家中其普及率已经超过90%，它成倍地提高了劳动生产率，创造了空前巨大的物质文明。它把任何创新思想转化为市场的商品时间缩短了惊人的程度，新产品的种类淘汰之快是20年前无法想象的。国际互联网的广泛应用加快了产业全球化的进程。在这个极具挑战的时代中，把计算机充分运用到学习及工程计算过程中，显然具有重要的意义。

我们知道计算尺发明于1630年，在大学中计算尺已被使用了300多年，大约在1970年左右被计算器完全代替。现在计算器在大学里已使用了30年，它被计算机所代替已是历史的必然。学习工具的每一次新都大大地提高了学习的效率。因此，自觉地而不是被动地加快计算机代替计算器的进程，将对大学生学习效率的提高起到重要的作用。

1、MATLAB语言简介

1.1 MATLAB语言的发展

1.MATLAB是由美国Mathworks公司于1984年正式推出的。随着版本的升级。内容不断扩充。功能更加强大。特别

是在系统仿真和实时运行等方面,有很多新进展,更扩大了

它的应用前景。Mathworks公司经过几十年的开发、扩充与不断完善，使MATLAB发展成为适合多学科、功能强大的大型系统软件。为了使教学中融入MATLAB的应用，在课堂上需要介绍有关MATLAB的预备知识，对在课堂教学中出现计算方面的问题采用MATLAB求解，充分体现当今以控制理论为基础，以计算机为核心的现代控制理论特点。在每章的教学中都专列一节用MATLAB交互式程序，按相应的方法、原理进行控制系统分析和设计，并在课堂上利用MATLAB进行操作过程的演示。这样，学生可以很清楚地看到每一步操作的分析与计算结果，理解其中的道理，从而节省讲述时间，提高学生的学习兴趣，改善教学效果。

1.1MATLAB是一种科学计算软件。主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便。输入简捷。运算高效。内容丰富。并且很容易由用户自行扩展。因此。当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。而目前，也被越来越多的学生所接受，将其作为自己有力的学习工具。MATLAB语言比较好学。因为它只有一种数据类型。一种标准的输入输出语句。不用“指针”。不需编译。比其他语言少了很多内容。

1.2 MATLAB语言的特点

1.2.1 起点高

1)每个变量代表一个矩阵。从MATLAB名字的来源可知。它以矩阵运算见长。在当前的科学计算中。几乎

无处不用矩阵运算。这使它的优势

得到了充分的体现。在MATLAB中。每个变量代表一个矩阵。它可以有个元素；

2)每个元素都看作复数。这个特点在其他语言中也是不多见的；

3)所有运算都对矩阵和复数有效。包括加、减、乘、除、函数运算等。

1.2.2

人机界面适合科技人员

1)语言规则与笔算式相似。MATLAB的程序与科技人员的书写习惯相近。因此，易写易读，易于在科技人员之间交流；

2)矩阵行数列数无需定义。要输入一个矩阵。用其他语言时必须先定义矩阵的阶数。而MATLAB则不必有阶数定义语句。输入数据的行列数就决定了它的阶数。

3)键入算式立即得结果。无需编译。MATLAB是以解释方式工作的。即它对每条语句解释后立即执行。若有错误也立即做出反应，便于编程者马上改正。这些都大大减轻了编程和调试的工作量。

1.2.3

强大而简易的作图功能

1)能根据输入数据自动确定坐标绘图；

2)能规定多种坐标系(极坐标。对数坐标等)；

3)能绘制三维坐标中的曲线和曲面；

4)可设置不同颜色、线型和视角等。如果数据齐全。通常只需要一条命令即可出图。

1.2.4

智能化程度高

1)绘图时自动选择最佳坐标；

2)做数值积分时，自动按精度选择步长；

3)自动检测和显示程序错误的能力强，易于调试。

1.2.5 功能丰富，可扩展性强

MATLA软件包括基本部分和专业扩展两大部分。基本部分包括:矩阵的运算和各种变换；代数和超越方程的求解。数据处理和傅里叶变换。数值积分等等。可以充分满足大学理式本科的计算需要。扩展部分称为工具箱。它实际上是用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集。用于解决某一方面的专门问题。或实现某一类的新算法。现在已经有控制系统、信号处理、图像处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络和小波分析等数十个工具箱。并且还在断续发展中。MATLAB的核心内容是它的基本部分。所有的工具箱子程序都是用它的基本语句编写的。学好这部分内容是掌握MATLAB的关键。

2、MATLAB的应用

MATLAB的应用非常广泛。在电路、信号与系统、数字信号处理及自动控制原理等诸多方面已被广为应用。在这突出介绍下他的绘图功能和数学欣赏方面的内容。