1、MATLAB基礎與應用課程教學大綱 課程編號：160022英 文 名：Fundamentals and Applications of MATLAB課程類別：專業任意選修課適用專業：管理科學前 置 課：管理學原理、生產運作管理、公司戰略管理等后 置 課：前 置 課：高等數學、線性代數、程序設計基礎（C語言）等后 置 課：管理運籌學學 分：2學分課 時：36課時（其中實驗課12課時）主講教師：選定教材：張笑天、楊奮強編著，MATLAB 7.x基礎教程，西安：西安電子科技大學出版社，2008年4月版課程概述：MATLAB是適合多學科、多種工作平臺的功能強大、界面友好、且開放性很強的大型優秀應用軟件

2、，同時也是國內外高等院校數學、數值分析、數學建模、數字信號處理、自動控制理論以及工程應用等課程的基本教學和實驗仿真工具。本課程主要介紹了MATLAB的工作環境，基本操作指令、數據類型及圖形的繪制功能、程序設計、SIMULINK仿真環境等方面的知識，并采用簡單的應用例題來說明MATLAB的實際操作和應用。本課程為提高學生的分析問題、仿真系統的能力和進一步深入學習提供必要的分析、計算工具。學習該課程的目的是使學生熟練掌握MATLAB的基本功能和常用命令，并能夠熟練地應用MATLAB解決相關課程學習中和實際經濟管理中的復雜的數學計算問題。教學目的：本課程的教學目的是，使學生熟練掌握MATLAB語言的

3、基礎概念、基本內容，包括數值計算、符號運算、圖形處理、繪圖功能、程序設計方法及數值仿真，同時掌握MATLAB在管理科學數據處理、計算和建模中的應用，能夠利用MATLAB的工具箱進行相關領域的科學研究，在計算機軟件輔助下解決簡單的管理實踐問題。通過學習，學生們將深入理解實際問題與模型、模型與軟件算法、算法與問題數值解的內在聯系，使學生對在計算機軟件輔助下解決實際管理問題的處理過程，有較為深刻的理解。本課程注重提高學生解決問題的能力、軟件應用能力，培養學生嚴謹、規范、理論聯系實際的科學態度，為他們今后處理管理問題，從事管理應用、科研活動和繼續深造打下扎實的基礎。教學方法：MATLAB基礎與應用的教

4、學采用理論教學和實踐教學相結合的方式，以課堂教學為主，結合案例分析、課堂討論、上機實驗等形式。在教學過程中注重MATLAB軟件的基本使用方法及其在經濟管理中的應用的講解。教學方法上采取啟發式教學、理論教學與實驗教學并重的教學模式，以課堂提問和課堂討論的方式增強師生間的互動，同時注重方法與實際結合，盡可能采用實例和案例教學，充分調動學生的積極性，將枯燥乏味的軟件學習，轉化為生動、活潑的MATLAB教與學，使學生在實例和案例分析的興趣中，學會MATLAB的基本操作方法及應用該工具解決實際經濟管理問題的方法。各章教學要求及教學要點第一章 MATLAB概述課時分配：2學時教學要求: 本章主要介紹MAT

5、LAB的主要功能、MATLAB命令窗口、文件管理以及MATLAB幫助系統。通過本章教學，使學生熟悉MATLAB的工作環境和幫助系統。在本章中還應結合本課程的特點向學生介紹學習方法，說明教材的選用和相關參考資料，提出本課程的學習要求、考核要求和紀律要求。教學內容:第一節 MATLAB R2007a簡介一、 MATLAB的新版本特性二、 MATLAB的新產品概況第二節 桌面工具與開發環境一、 主菜單、工具欄二、 當前路徑、工作區間三、 命令窗、歷史命令記錄、Strat菜單第三節 編輯/調試器一、 M文件的創建二、 M文件的運行和調試三、 M文件的結果發布第四節 幫助系統一、 命令窗查詢幫助二、 幫

6、助瀏覽器思考題1. MATLAB的典型應用有哪些？2. MATLAB系統主要由哪幾部分構成？第二章 矩陣與數組課時分配：2學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的數值計算功能中的矩陣和數組的計算。通過本章教學，使學生掌握使用MATLAB進行矩陣和數組的創建、存儲、計算，以便很好地利用這些功能解決實際經濟管理問題和開展科學研究工作。教學內容:第一節 創建矩陣一、 創建矩陣和數值序列二、 創建特殊矩陣三、 合并矩陣第二節 索引一、 線性索引二、 訪問單個元素三、 訪問多個元素第三節 獲取矩陣信息一、 矩陣的階數與維數二、 矩陣元素的數據類型三、 矩陣的數據結構第四節 基本操作和運算一、 矩陣的擴

7、大和縮小二、 改變矩陣的形狀三、 矩陣的算術運算四、 矩陣的關系運算和邏輯運算第五節 空矩陣、標量和向量一、 空矩陣二、 標量三、 向量第六節 多維數組一、 多維數組的創建二、 多維數組的索引三、 改變多維數組的形狀四、 多維數組的運算思考題1. 創建矩陣時應注意什么事項？2. 幾種典型的數據類型之間的轉化結果是什么？3. MATLAB的三種邏輯運算符的運算方法是什么？第三章 數據類型課時分配：6學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的數據類型，主要包括：數值類型、邏輯類型、字符串、日期與時間、結構、單元數組、函數句柄等。通過本章教學和上機實驗，使學生掌握MATLAB中數據類型的表示、判斷及

8、其相關操作。教學內容:第一節 數值類型一、 整數、浮點數、復數、無窮與非數二、 判斷數據類型三、 數據顯示形式第二節 邏輯類型一、 創建邏輯數組二、 邏輯數組的用途三、 判斷邏輯類型第三節 字符串一、 創建字符數組二、 字符串單元數組三、 字符串的操作四、 字符串類型與數值類型之間的轉化第四節 日期與時間一、 日期的表現形式二、 日期表現形式之間的轉化三、 當前日期與時間第五節 結構一、 創建結構數組二、 結構數組的操作第六節 單元數組一、 創建單元數組二、 單元數組的操作第七節 函數句柄一、 創建和調用函數句柄二、 利用句柄調用函數思考題1. 數據類型有哪幾種？如何用MATLAB進行判斷?2

9、. 什么是函數句柄？怎么進行創建和調用？第四章 數學運算基礎課時分配：4學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB基礎的數學運算，包括：矩陣、多項式、傅里葉變換、函數、微分方程、稀疏矩陣等方面的表示和運算。通過本章教學和上機實驗，使學生掌握使用MATLAB進行上述數學運算的基本方法。教學內容:第一節 矩陣與線性代數一、 矩陣分析、求解線性方程組、逆矩陣與偽逆矩陣二、 矩陣的分解、矩陣的非線性運算、特征值與特征向量三、 奇異值分解第二節 多項式與插值一、 多項式二、 插值第三節 快速傅里葉變換一、 快速傅里葉變換的概念二、 快速傅里葉變換的應用第四節 函數的函數一、 函數的表示方法二、 函數的最小

10、值與零點三、 數值積分四、 嵌套函數與匿名函數第五節 求解微分方程一、 常微分方程初值問題二、 延遲微分方程初值問題三、 常微分方程邊值問題四、 求解偏微分方程第六節 稀疏矩陣一、 創建稀疏矩陣二、 稀疏矩陣的查看三、 稀疏矩陣的操作思考題1. 求向量（5，7，9，2）的范數；2. 對某矩陣進行Cholesky、LU、QR分解；3. 什么是稀疏矩陣？如何進行創建和操作？第五章 M文件程序設計基礎課時分配：10學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的程序設計功能。通過本章教學和上機實驗，使學生掌握M文件的編寫方法、編程技巧等，以實現開發和擴充自己的函數庫、創建和運行腳步命令文件、輸入和輸出各種

11、類型的數據文件、面向對象編程等。教學內容:第一節 M文件介紹一、 腳本和函數、P代碼文件二、 變量類型三、 關鍵字和特殊值、符號參考第二節 程序流程控制一、 條件控制語句二、 循環控制語句三、 錯誤控制語句四、 程序終止語句第三節 數據輸入/輸出一、 打開文件、讀寫操作、關閉文件二、 更多文件I/O函數第四節 程序調試與優化一、 程序的調試二、 程序的優化思考題1. M文件的創建方法有幾種？2. MATLAB中的三種變量類型如何表示？3. MATLAB中的控制語句與C語言有什么區別？第六章 符號計算功能課時分配：2學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的符號計算功能。通過本章教學，使學生掌握

12、MATLAB的符號數學工具箱中的主要功能的實現，并為解決實際問題打好基礎。教學內容:第一節 符號對象的創建與使用一、 創建符號變量和表達式二、 創建符號數學函數第二節 數學計算功能一、 符號微積分二、 函數的極限三、 級數求和四、 泰勒級數展開第三節 表達式的化簡和替換一、 符號表達式的化簡二、 符號表達式的替換第四節 線性代數一、 基本代數運算、線性代數運算二、 特征值、約當標準型、奇異值分解、特征值軌跡第五節 求解符號方程一、 求解代數方程二、 求解代數方程組三、 求解常微分方程第六節 簡易符號繪圖函數一、 二維基本繪圖、二維極坐標繪圖二、 三維曲線繪圖、三維網格繪圖、三維表面繪圖三、 等

13、高線繪圖第七節 調用Maple函數一、 maple函數二、 mfun函數三、 sym函數第八節 積分變換一、 傅里葉變換二、 拉普拉斯變換三、 Z變換思考題1. 如何調用limit函數求解函數極限？2. MATLAB能解決哪些線性代數的運算?第七章 基本繪圖功能課時分配：6學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的數據可視化方法。通過本章教學和上機實驗，使學生掌握MATLAB常用的圖形如二維或三維基本圖形和特殊圖形的繪制及處理方法。教學內容:第一節 圖形窗口一、 圖形窗口的創建與設置二、 圖形窗口的工具欄三、 圖形窗口的主菜單第二節 繪制二維圖形一、 基本繪圖函數二、 圖形處理函數第三節 繪制

14、三維圖形一、 三維曲線圖二、 三維網格圖三、 三維曲面圖第四節 繪制特殊圖形一、 條形圖與區域圖二、 餅形圖、直方圖三、 離散數據圖四、 方向和速度向量圖五、 等高線圖思考題1. 用MATLAB進行圖形處理的優缺點有哪些？第八章 Simulink仿真環境課時分配：4學時教學要求: 本章主要介紹MATLAB的動態系統建模和仿真方法。通過本章教學和上機實驗，使學生熟悉Simulink的工作環境和掌握MATLAB中的Simulink的基本操作。教學內容:第一節 Simulink基礎一、 Simulink的啟動、Simulink工作環境、Simulink模塊的基本操作二、 Simulink仿真步驟、S

15、imulink求解算法第二節 Simulink的模塊庫一、 Commonly Used Blocks模塊庫、Continuous模塊庫、Discontinuities模塊庫、Discrete模塊庫、Logic and Bit Operations模塊庫二、 Lookup Tables模塊庫、Math Operations模塊庫、Model Verification模塊庫、Model-Wide Utilities模塊庫、Ports & Subsystems模塊庫三、 Signal Attributes模塊庫、Signal Routing模塊庫、Sinks模塊庫、Sources模塊庫、User-Defined Functions模塊庫第三節 子系統及封裝技術一、 創建子系統二、 封裝子系統三、 自定義模塊庫第四節 仿真運行與分析一、 仿真的運行控制、仿真數據的輸入和輸出、錯誤診斷二、 改善仿真性能和精度三、 使用命令運行仿真、觀察輸出軌跡、線性化模型、尋找穩態工作點第五節 S-函數的設計與應用一、 S-函數的概念、S-函數的使用、S-函數的工作方式、編寫S-函數二、 應用實例思考題1. 如何在命令窗口中創建模型？2. Simulink的基本模塊有哪幾類，如何進行子系統的建立與封裝？附錄：參考書目1. The mathworks Inc.，MATLAB