Tài liệu Bước đầu làm việc với Matlab
BƯỚC ĐẦU LÀM VIỆC VỚI MATLAB
Giới thiệu
MATLAB là một bộ chương trình phần mềm lớn dành cho tính tóan kỹ thuật. ta có thể dùng
MATLAB để:
• Tính tóan.
• Phát triển thuật tóan.
• Thu thập dữ liệu.
• Mô hình và mô phỏng.
• Phân tích dữ liệu.
• Vẽ đồ thị.
• Giao diện đồ họa.
MATLAB là tên viết tắt từ “MATrix LABoratory”. Như tên của phần mềm cho thấy, phần cốt lõi
của phần mềm là dữ liệu được lưu dưới dạng array (ma trận) và các phép tính tóan ma trận, giúp
việc tính tóan trong MATLAB nhanh và thuận tiện hơn so với lập trình trong C hay FORTRAN.
Đặc biệt, khả năng tính tóan của MATLAB có thể dễ dàng được mở rộng thông qua các bộ toolbox.
Toolbox là tập hợp các hàm MATLAB (M-file) giúp giải quyết một bài tóan cụ thể.
MATLAB gồm 5 phần chính:
• Development Environment: là một bộ các công cụ giúp ta sử dụng các hàm và tập tin của
MATLAB. Nó bao gồm: MATLAB desktop, Command Window, a command history, an
editor, debugger, browsers for viewing help, the workspace, files, the search path.
• MATLAB Mathematical Function Library: tập hợp các hàm tóan học như sum, sine, số học,
v.v.
• MATLAB Language (scritp): ngôn ngữ lập trình bậc cao.
• Graphics: các công cụ giúp hiễn thị dữ liệu dưới dạng đồ thị. Ngòai ra nó còn cho phép xây
dựng giao diện đồ họa.
• MATLAB Application Program Interface (API): bộ thư viện cho phép ta sử dụng các hức
năng tính tóan của MATLAB trong chương trình C hay FORTRAN.
Giao diện
Command Window: Đây là cửa sổ làm việc chính của MATLAB. Tại đây ta thực hiện tòan bộ việc
nhập dữ liệu và xuất kết quả tính tóan. Dấu nháy >> báo hiệu chương trình sẵn sàng cho việc nhập
dữ liệu. Ta kết thúc việc nhập dữ liệu bằng cách nhấn phím Enter. MATLAB sẽ thực thi dòng lệnh
mà ta nhập vào Command Window và trả kết quả trong Command Window.
Command History: Lưu lại tất cả các lệnh mà ta đã nhập vào trong Command Window. Ta có thể
xem lại tất cả các lậnh bằng cách dùng scroll bar, hay thực hiện lại lệnh đó bằng cách nhấp kép lên
dòng lệnh. Ngòai ra ta còn có thể cut, paste, delete các lệnh.
Workspace browser: trong MATLAB các dữ liệu được lưu trong biến. Workspace browser liệt kê
tất cả các biến mà ta đang sử dụng trong MATLAB. Nó cung cấp thông tin về kích thước, loại dữ
liệu. Ta có thể truy cập trực tiếp vào dữ liệu bằng cách nhấn kép vào biến để hiễn thị Array editor.
Launch pad: cho phép người dùng truy cập nhanh vào các bộ Toolbox, phần Help.
Editor: dùng để sọan thảo và debug các M-file của MATLAB.
Current Directory Browser: xem các file trong thư mục hiện hành.
Matlab – introduction
1/20
Hình 1. MATLAB desktop
Hình 2. MATLAB preference dialog
Matlab – introduction
2/20
Hình 3. m-file editor
Một số thao tác cơ bản trong MATLAB
Trong MATLAB, thanh trình đơn thay đổi tùy theo cửa sổ mà ta lựa chọn. Tuy vậy các trình đơn
File, Desktop, Window, Help có mặt hầu hết trong các thanh trình đơn.
Trình đơn File:
• New: tạo một đối tượng mới (biến, m-file, figure, model, GUI).
• Open: mở một file theo định dạng của MATLAB (*.m, *.mat, *.mdl)
• Import data…: nhập dữ liệu từ các file khác vào MATLAB.
• Save workspace…: lưu các biến trong MATLAB vào file *.mat.
• Set path: khai báo các đường dẫn của các thư mục chứa các m-file.
• Preferences: thay đổi các định dạng về font, font size, color cũng như các tùy chọn cho
Editor, Command Window v.v.
• Page Setup: định dạng trang in.
• Print: in.
Trình đơn Desktop:
• Desktop layout: sắp xếp các cửa sổ trong giao diện.
• Save layout: lưu cách sắp xếp cửa sổ.
Trình đơn Window dùng để kích họat (activate) cửa sổ.
Nút Start cung cấp shortcut tới các công cụ trong MATLAB
Matlab – introduction
3/20
Biến
Tên của biến:
• có thể chứa tới 31 ký tự.
• phân biệt chữ hoa và thường.
• có thể chứa gạch thấp “_”
• bắt đầu bằng chữ cái.
MATLAB không yêu cầu ta phải khai báo kích thước của biến. Để tạo một biến mới ta chỉ cần gỏ
tên biến, dấu bằng và giá trị gán cho biến. Nếu biến đã tồn tại trong MATLAB, giá trị của nó sẽ
được thay đổi.
Ví dụ:
>> variable_1=25;
Nếu ta chỉ nhập tên biến, giá trị của biến sẽ hiễn thị trong Command Window
Ví dụ:
>>variable_1
25
>>
Lưu ý rằng trong MATLAB nếu ta kết thúc câu lệnh bằng dấu “;” thì Command Window sẽ không
hiễn thị kết quả tính tóan ra màn hình.
Ví dụ:
>> variable_1;
>>
Để hiện thị các câu lệnh đã nhập trứơc vào Command Window ta có thể dùng phím Arrow.
Một số tên biến được dành riêng cho MATLAB:
• pi: số pi.
• i, j: số ảo.
• inf: vô cùng.
• NaN: không phải là số.
Tóan tử
Các tóan tử cơ bản :
• + : cộng.
• - : trừ.
• * : nhân.
• / : chia.
• \ :chia bên trái (dùng cho ma trận).
• ^ : lũy thừa.
• ‘: hóan vị.
• ( ) (dấu ngoặc): thứ tự ưu tiên tính tóan.
Hàm
Chương trình MATLAB cung cấp một tập hợp rất lớn các hàm tóan học :
• Hàm tóan sơ cấp (elemetary functions): như sin, cos, tan, atan, log, log10, exp, sqrt, round,
ceil, floor, sum,min, max, mean, abs.
Matlab – introduction
4/20
• Hàm tóan chuyên dụng: như besselj (Bessel function of the first kind), bessely (Bessel
function of the second kind), beta (Beta function),erf (Error function),gamma (Gamma
function), primes (Generate list of prime numbers), cart2sph (Transform Cartesian to
spherical coordinates) v.v.
• Hàm chuyên dụng cho ma trận.
Lưu ý:
• Để xem các danh sách các hàm mà MATLAB cung cấp ta dùng lệnh: help elfun, help
specfun, help elmat.
• Để biết cách sử dụng một hàm ta dùng lệnh help theo sau bởi tên của hàm.
Ví dụ:
>> help sine
Biểu thức
Biểu thức trong MATLAB bao gồm biến, dấu “=”, các tóan tử và hàm
Ví dụ:
>> variable_2=sine(5)+(4+variable_1)*exp(2);
Kiểm sóat chế độ nhập xuất dữ liệu cho Command Window
Hàm format:
Hàm format kiểm sóat định dạng xuất ra màn hình của các giá trị. Hàm này chỉ kiểm sóat định dạng
xuất ra mà không ảnh hưởng tới định dạng của dữ liệu được lưu trữ.
Ví dụ:
>> x = [4/3 1.2345e-6];
>> format short
1.3333 0.0000
>> format short e
1.3333e+000 1.2345e-006
>>format short g
1.3333 1.2345e-006
>>format long
1.33333333333333 0.00000123450000
>>format long e
1.333333333333333e+000 1.234500000000000e-006
>>format long g
1.33333333333333
>>format bank
1.33
>>format rat
1.2345e-006
0.00
4/3
1/810045
>>format hex
3ff5555555555555 3eb4b6231abfd271
Dùng chỉ mục Preferences/ Command Window để thay đổi định dạng của Command Window
Không xuất kết quả ra màn hình:
Dùng dầu “;” ở cuối câu lệnh để Command Window không xuất kết quả ra màn hình.
Matlab – introduction
5/20
Câu lệnh quá dài
Nếu câu lệnh quá dài ta dùng dấu 3 chấm “…” để thông báo câu lệnh được tiếp tục ở dòng tiếp
theo.
Ví dụ:
>>s = 1 -1/2 + 1/3 -1/4 + 1/5 - 1/6 + 1/7 ...
-1/8 + 1/9 - 1/10 + 1/11 - 1/12;
Ma trận
Trong MATLAB ma trận là một array chứa các dữ liệu. Để nhập một ma trận vào MATLAB ta có
thể dùng các cách sau:
• Nhập trực tiếp vào Command Window.
• Nhập từ các file dữ liệu.
• Dùng các hàm trong MATLAB.
Nhập trực tiếp vào Command Window:
Ví dụ:
>> my_vector = [1 2 3]
my_vector =
1
2
3
>> my_matrix = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
my_matrix =
1
4
7
2
5
8
3
6
9
>> my_matrix = [1 2 3
4 5 6
7 8 9]
my_matrix =
1
4
7
2
5
8
3
6
9
Nhập từ các file dữ liệu:
Dùng menu File/ Import Data…để chọn file dữ liệu mà ta muốn nhập vào MATLAB.
Dùng các hàm trong MATLAB:
• Hàm ones(r,c) tạo một ma trận có r hàng và c cột với các giá 1.
• Hàm zeros(r,c) tạo một ma trận có r hàng và c cột với các giá 0.
• Hàm eye(r) tạo một ma trận có r hàng và r cột với các giá 1 tại đường chéo và giá trị 0 tại
các phần tử còn lại.
• rand(r,c) tạo một ma trận có r hàng và c cột với các giá trị ngẫu nhiên từ 0 tới 1 theo phân bố
uniform.
• randn(r,c) tạo một ma trận có r hàng và c cột với các giá trị ngẫu nhiên theo phân bố Normal
đơn vị.
Chỉ số của ma trận
Để truy cập tới các giá trị trong ma trận ta dùng chỉ số.
Ví dụ:
>> A=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
Matlab – introduction
6/20
>> A(1,2)
ans =
2
>>A(end,end)
9
Tóan tử : (2 chấm)
Đây là một tóan tử đặc biệt của MATLAB.
Ví dụ:
>>1:5
ans =
1
2
3
5
4
7
5
9
>>1:2:10
ans =
1
3
>>10:-3:1
ans =
10
7
4
1
>> A=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
>>A(2,1:3)
ans=
4
5
6
Thay đổi kích thước của ma trận
Concatenation- kết hợp các ma trận
Ví dụ:
>>a=[1 2 3];
>>b=[4 5 6];
>>ab=[a ; b]
ab=
1 2
4 5
3
6
>>ab=[a b]
ab=
1 2
3
4 5
6
Xóa một hàng hay cột của ma trận
Ví dụ:
>>a=[ 1 2 3
4 5 6
7 8 9];
>> a(2,:)=[]
a =
1
7
2
8
3
9
>>a=[ 1 2 3
4 5 6
7 8 9];
>> a(:,2)=[]
a=
Matlab – introduction
7/20
1 3
4 6
7 9
>>>>a=[ 1 2 3
4 5 6
7 8 9];
>> a(1:2,:)=[]
a=
7 8
9
Các tóan tử cho ma trận
• A+B : cộng ma trận A và B (2 ma trận cùng kích thuớc)
• A - B : trừ ma trận A và B (2 ma trận cùng kích thuớc)
• A*B : nhân ma trận (số cột của A bằng số hàng của B)
• A.*B : nhân từng phần tử của A và B (A, B cùng kích thước)
• inv(A) : nghịch đảo A
• B/A= (A'\B')' hay xấp xỉ B*inv(A)
• B./A: chia từng phần tử của B cho A (A, B cùng kích thước).
• A\B: nếu A là ma trận vuông, A\B xấp xỉ inv(A)*B. Nếu A là ma trận nxn và B là vector
cột với n phần tử thì X = A\B là lời giải cho hệ đảng thức AX = B.
• A.^B: lũy thừa từng phần tử của A với từng phần tử của B.
Structure
Để thuận tiện cho việc quản lý và sử dụng, ta có thể tập hợp nhiều biến lại trong một structure. Một
structure đựơc tao như sau:
struct(‘name_1’, value_1,’name_2’, value_2,…)
trong đó name_* là tên của field là thành phần của một structure và value_* là giá trị mà ta cần gán
cho field.
>> myst=struct(‘data’, [1 2 3], ‘name’,’John Down’)
myst =
data: [1 2 3]
name: 'John Down'
Để truy cập dữ liệu trong structure ta dùng dấu “.”
>>myst.data(1)+1
ans =
2
Optimization toolbox
Bộ công cụ tối ưu hóa cho phép:
• Tối thiểu phi tuyến không ràng buộc (Unconstrained nonlinear minimization)
• Tối thiểu phi tuyến có ràng buộc (Constrained nonlinear minimization)
• Quy họach tuyến tính và tòan phương (Quadratic and linear programming)
• Nonlinear least squares and curve-fitting
Hàm bintprog(f, A, b, Aeq, beq, x0)
Dùng để giải bài tóan quy họach ngưyên (binary integer programming)
Matlab – introduction
8/20
min f T x
st
A x b
Aeq x beq
Ví dụ:
min -9x1 -5x2 -6x3 -4x4
st
6x1+3x2+5x3+3x2 ≤ 9
x3+ x4 ≤ 1
-x1
+x3
≤ 0
-x2
+x4 ≤ 0
x1,x2,x3,x4 là nhị phân
>> f=[-9 ; -5 ; -6 ; -4] ;
>>A=[6 3 5 2 ; 0 0 1 1 ; -1 0 1 0 ; 0 -1 0 1] ;
>>b=[9 ; 1 ;0 ; 0] ;
>>x=bintprog(f,A,b)
x =
1
1
0
0
Hàm linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub)
Dùng để giải bài tóan quy họach tuyến tính
min f T x
st
A x b
Aeq x beq
lb x ub
Ví dụ:
min -5x1 -4x2 -6x3
st
x1 – x2 + x3 ≤ 20
3x1 + 2x2 + 4x3 ≤ 42
3x1 + 2x2
≤ 30
0 ≤ x1, 0 ≤ x2, 0≤ x3
>>f=[-5 ; -4 ; -6]
>>A=[1 -1 1 ; 3 2 4 ; 3 2 0] ;
>>b=[20 ; 42 ; 30] ;
>>lb=zeros(3,1) ;
>>x=linprog(f,A,b,[],[],lb)
x =
0.0
15.0
3.0
Hàm x = fminbnd(fun,x1,x2)
Matlab – introduction
9/20
Tìm cực tiểu của hàm fun(x) với x1 ≤ x ≤ x2
Ví dụ:
Tìm cực tiểu hàm 0.5x3-x2-x+exp(0.1x)
>> f1=inline('0.5*x^3-x^2-x+exp(0.1*x)','x')
f1 =
Inline function:
f1(x) = 0.5*x^3-x^2-x+exp(0.1*x)
>> [x,fval]=fminbnd(f1,0, 3)
x =
1.6827
fval =
-0.9487
Hàm fiminunc(fun,x0)
Tìm cực tiểu của hàm đa biến fun (x là vector)
Ví dụ:
>>f2=inline('2*x(1)^4+x(2)^4-2*x(1)^2-2*x(2)^2+4*sin(x(1)*x(2))','x')
f2 =
Inline function:
f2(x) = 2*x(1)^4+x(2)^4-2*x(1)^2-2*x(2)^2+4*sin(x(1)*x(2))
>> [x,fval]=fminunc(f2,[1 -1])
x =
0.9039 -1.1732
fval =
-4.6476
Hàm fmincon(fun,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub)
min hàm phi tuyến
fun(x)
st
A x b
Aeq x beq
lb x ub
Ví dụ:
min f(x)= -x1*x2*x3
-x1-2*x2-2*x3 ≤0
x1+2*x2+2*x3 ≤72
>> f3=inline('-x(1)*x(2)*x(3)','x')
f3 =
Inline function:
f3(x) = -x(1)*x(2)*x(3)
>> A=[-1 -2 -2; 1 2 2];
>> b=[0; 72];
>> [x,fval]=fimcon(f3,[10;10;10],A,b)
x =
24.0000
12.0000
Matlab – introduction
10/20
12.0000
fval =
-3.4560e+003
Statistics toolbox
Bộ cộng cụ với hơn 200 hàm hỗ trợ tính tóan trong:
• Probability Distributions: hỗ trợ 20 phân bố xác suất khác nhau, cung cấp các hàm phân bố,
mật độ, tích lũy, nghịch đảo, bộ tạo số ngẫu nhiên. Ngòai ra nó còn cho phép xác định phân
bố cho dữ liệu.
• Descriptive Statistics: cung cấp các hàm cho thống kê mô tả.
• Linear Models: hỗ trợ one-way, two-way, and n-way analysis of variance (ANOVA),
analysis of covariance (ANOCOVA), hồi quy (regression).
• Hypothesis Tests: hàm cho các kiểm định.
• Statistical Plots: hỗ trợ vẽ các đồ thị thống kê.
• Design of Experiments (DOE): hỗ trợ việc thiết kế thực nghiệm.
Probability Distributions
• normpdf(X,MU,SIGMA) tính giá trị của hàm mật độ tại X cho phân bố Normal có tham số
MU và SIGMA.
• R = normrnd(MU,SIGMA,m,n) tạo một ma trận R(m,n) chứa các giá trị ngẫu nhiên có phân
bố Normal với tham số MU và SIGMA.
• norminv(P,MU,SIGMA) tính giá trị nghịch đảo của xác suất p của hàm phân bố Normal tích
lũy với tham số MU và SIGMA.
• [muhat,sigmahat,muci,sigmaci] = normfit(DATA, alpha) ước lượng tham MU và SIGMA
với độ tin cậy100(1 - alpha) % cho dữ liệu DATA theo phân bố Normal.
Ví dụ:
X là biến ngẫu nhiên nhị thức với n=50, p=0,3. Tìm P(X<=17)
>> p=binocdf(17,50,0.3)
p =
0.7822
Ví dụ:
Tìm tham số μ=1/λ cho dữ liệu có phân bố hàm số mũ với độ tin cậy là 99%
>>data = exprnd(3, 100, 1);
>>[parmhat, parmci] = expfit(data, 0.01)
parmhat =
2.7292
parmci =
2.1384
3.5854
Descriptive Statistics
• mean(x) tính trung bình cho mỗi cột dữ liệu trong X.
• var(X) tính phương sai cho mỗi cột dữ liệu trong X.
• prctile(X,p) tính số phân vị p% của dữ liệu X. p trong khỏang [0 100]
• skewness(X), kurtosis(X) tìm skewness và kurtosis cho mỗi cột dữ liệu của X.
Ví dụ:
Matlab – introduction
11/20
>> x=[2 3 4 5];
>> var(x)
ans =
1.6667
Statistical plotting
• boxplot(X) tạo đồ thị box- whisker cho mỗi cột dữ liệu trong X.
• normplot(X) vẽ đồ thị phân bố Normal cho mỗi cột dữ liệu trong X.
• hist(X) vẽ đồ thị histogram cho dữ liệu X.
• pareto(X) vẽ đồ thị Pareto cho dữ liệu X
Ví dụ:
>> boxplot(x)
Hình 4. boxplot
Linear model
• p = anova1(X) tính bảng one-way ANOVA để so sánh trung bình của 2 hay nhiều cột dữ
liệu trong ma trận mxn X, trong đó các cột chứa mẫu có m quan sat độc lập. Hàm trả lại giá
trị p giả thuyết H0.
• p = anova2(X,reps) tính two-way ANOVA để so sánh trung bình của 2 hay nhiều cột và 2
hay nhiều hàng các quan sát trong ma trận X. Dữ liệu trong các cột tương ứng với các thay
đổi trong yếu tố A, dữ liệu trong hàng tương ứng với thay đổi trong yếu tố B. Nếu có hơn
một quan sát trong một tổ hợp ta dùng reps.
Ví dụ:
>>X = meshgrid(1:5);
>>X = X + normrnd(0,1,5,5)
>>X =
-0.0741 2.7782 2.2129 4.0802 5.7902
1.2018 1.9937 3.7520 3.0627 5.1053
1.7629 2.5245 2.8331 4.6357 4.8414
-0.2882 3.3643 2.1838 5.6820 5.8709
0.0470 2.4820 5.0941 4.5936 4.8052
>>p = anova1(X)
p =
4.0889e-007
Matlab – introduction
12/20
Ví dụ:
Có 2 yếu tố A và B. A có 3 cấp và B có 2 cấp. Dữ liệu A được xếp theo cột và B theo hàng.
>>pop =[ 5.5000 4.5000 3.5000
5.5000 4.5000 4.0000
6.0000 4.0000 3.0000
6.5000 5.0000 4.0000
7.0000 5.5000 5.0000
7.0000 5.0000 4.5000];
>> p = anova2(pop,3)
p =
0.0000 0.0001 0.7462
Phép so sánh
• a = =b (eq(a,b))- so sánh bằng: so sánh các phần tử của ma trận a và b. Phép so sánh nà trả
về một ma trận có giá trị 1 nếu a(i,j)=b(i,j).
• a~ =b (ne(a,b))- khác
• a<b (lt(a,b))- nhỏ hơn
• a<=b (le(a,b) – nhỏ hơn hoặc bằng
• a>b (gt(a,b) – lớn hơn
• a>=b (ge(a,b))- lớn hơn hoặc bằng.
Phép tính logic
• ~a (not(a)) cho một ma trận với phần tử là 1 nếu phần tử tương ứng của a là 0 và 0 nếu phần
tử tương ứng của khác 0.
• a&b (and(a,b)) cho một ma trận có phần tử là 1 nếu phần tử tương ứng của a và b khác 0 và
bằng 0 nếu một trong 2 phần tử tương ứng của a,b bằng 0.
• a|b (or(a,b) cho một ma trận có phần tử là 1 nếu một trong 2 phần tử tương ứng của a và b
khác 0 và bằng 0 nếu cả 2 phần tử tương ứng của a,b bằng 0.
• xor(a,b) cho một ma trận có phần tử là 1 nếu chỉ một trong 2 phần tử tương ứng của a và b
khác 0 và bằng 0 nếu cả 2 phần tử tương ứng của a,b bằng 0 hay khác không.
Script
Lệnh if
Cú pháp:
if expression
statements
end
Ý nghĩa: MATLAB đánh giá expression, nếu expression cho giá trị true hay khác không, MATLAB
sẽ thực hiện statement
Cú pháp:
if expression1
statements1
elseif expression2
statements2
Matlab – introduction
13/20
else
statements3
end
Ý nghĩa: MATLAB đánh giá expression1, nếu expression1 cho giá trị true hay khác không,
MATLAB sẽ thực hiện statement1. Nếu expression1 cho giá trị false và expression2 cho giá trị true
sẽ thực hiện statement2.
Lệnh switch
Cú pháp:
switch switch_expr
case case_expr
statement,...,statement
case {case_expr1,case_expr2,case_expr3,...}
statement,...,statement
...
otherwise
statement
end
Loop for
Cú pháp:
for varname=x:y:z
statement
statement
…
end
for varname=[a b c ...]
statement
statement
…
end
trong đó varname phải là tên biến. x, y, z có thể là số thực hay biểu thức
Loop while
Cú pháp
while expression
statements
end
Ý nghĩa: lập lại statement khi nào expression có tất cả phần tử khác không.
Lệnh continue
chuyển sang bước lặp tiếp theo
Matlab – introduction
14/20
Lệnh break
ngừng và thoát ra vòng lặp.
Lệnh return
trở về chương trình đã gọi hàm hay script.
Symbolic Math toolbox
Bộ công cụ bộ sung khả năng giải tóan với các ký hiệu tóan học cho MATLAB. Lõi của bộ công cụ
này được phát triễn bởi Maple. Nó cho phép thực hiện các phép tóan sau:
• Calculus: đạo hàm, tích phân, giới hạn, chuỗi.
• Đại số tuyến tính: nghịch đảo, định thức, giá trị eigen, Inverses, determinants, eigenvalues,
singular value decomposition, and canonical forms of symbolic matrices.
• Rút gọn: dùng để rút gọn biểu thức.
• Giải phương trình: đại số và vi phân
• Các hàm đặc biệt: cung cấp các hàm đặcd biệt như beta, bessel, gamma.
• Transforms: Fourier, Laplace, z-transform.
Symbolic object
Để dùng được bộ công cụ ta phải định nghĩa một lọai dữ liệu đặc biệt khác với các lọai dữ liệu khác
trong MATLAB- đó là symbolic (ký hiệu). Symbolic là một cấu trúc dữ liệu lưu lại chuỗi ký tự đại
diện cho ký hiệu tóan học mà ta đang xử lý. ta dùng symbolic để biểu hiện một biến, biểu thức hay
ma trận.
Ví dụ:
>> sqrt(2)
ans =
1.4142
>>= sqrt(sym(2))
ans=
2^(1/2)
Để khai báo một symbolic trong MATLAB, ta có thể dùng lệnh sym. Lệnh syms dùng để khai báo
nhiều symbolic trong một dòng lệnh.
Ví dụ:
>> x=sym('x')
x =
x
>>syms a b
>> f=sin(a*x)
f =
sin(a*x)
>> diff(f)
ans =
cos(a*x)*a
Để xác định có bao nhiêu biến symbolic trong một biểu thức ta dùng lệnh findsym
Matlab – introduction
15/20
Ví dụ:
>> findsym(f)
ans =
a, x
Để thay thế giá trị vào một một biến symbolic ta dùng lệnh subs
Ví dụ:
>> subs(f,a,2)
ans =
sin(2*x)
>> subs(f,{x,a},{2,5})
ans =
-0.5440
Calculus
Các hàm cho giải tích
• diff: đạo hàm.
• int: tích phân.
• jacobian: ma trận Jacobian
• limit: giới hạn
• symsum: tổng của một chuỗi.
• taylor: khai triễn chuỗi Taylor.
Ví dụ:
>> int(f)
ans =
-1/a*cos(a*x)
>> taylor(f)
ans =
a*x-1/6*a^3*x^3+1/120*a^5*x^5
Rút gọn biểu thức:
• collect(f,v): gom đa thức theo biến v.
• expand: khai triển đa thức.
• factor: phân tích đa thức thành các nhân tử.
• horner: phân tích đa thức thành một biểu thức dạn Horner.
• numden: phân tích biểu thức thành dạng hữu tỷ.
• simple: đơn giản tối đa biểu thức.
• simplify: rút gọn biểu thức.
Ví dụ:
>> t=(x-2)^2+(x-2)^3+2
t =
(x-2)^2+(x-2)^3+2
>> collect(t,x)
ans =
-2+x^3-5*x^2+8*x
>> expand(t)
ans =
Matlab – introduction
16/20
-2+x^3-5*x^2+8*x
>> t=x^2 +2*a*x +a^2 ;
>> factor(t)
ans =
(a+x)^2
Đồ thị
Đồ thị 2D
plot(X,Y) vẽ các điểm trong vector Y theo vector X
Ví dụ:
>>x=[1:0.2:20];
>> y=sin(x);
>> plot(x,y)
Hình. Đồ thị tạo ra bởi plot(x,y)
Trong MATLAB đồ thị được tạo trong một window gọi là figure. Khi ta dùng một lệnh vẽ đồ thị,
nếu trong MATLAB không có sẵn một figure, một figure mới sẽ được tạo ra. Nếu đã có một hay
nhiều figure, thì đồ thị mới sẽ thay thế đồ thị cũ trong figure hiện hữu. Để tránh điều này ta có thể
tạo nên một figure (empty) bằng lệnh figure
Ví dụ:
>> figure
Hình. Empty figure
Matlab – introduction
17/20
Để vẽ chồng đồ thị (thay vì thay thế) lên một đồ thị có sẵn trong figure ta dùng lệnh hold on. Để bỏ
chế độ vẽ chồng, ta dùng tiếp lệnh hold off.
Ví dụ:
>>z=cos(x);
>>hold on
>>plot(x,z)
Hình. Dùng lệnh hold để vẽ chồng đồ thị
Lệnh subplot(m,n,p) hay subplot(mnp) dùng để chia Figure window thành mxn ô đồ thị và chọn ô
đồ thị thứ p làm ô hiện hành. Ô được xếp thứ tự theo hàng trên xuống dưới , từ trái sang phải.
Ví dụ:
>> figure
>> subplot(1,2,1)
>>plot(x,y)
>> subplot(1,2,2)
>> plot(x,z)
Hình. Subplot
bar(x,y) vẽ đồ thị cột với dữ liệu trong y theo x. Nếu y là ma trận mxn thì bar sẽ vẽ m nhóm. Mỗi
nhóm có n cột. Để vẽ cột nằm ngang ta dùng barh. Để vẽ cột trong 3D dùng bar3 hay bar3h.
Matlab – introduction
18/20
Ví dụ:
>> x=[1 3 6];
>> y=[5 12; 8 10 ; 12 5];
>> bar(x,y)
Hình. Đồ thị bar
hist(y,m) dùng để vẽ đồ thị histogram với dữ liệu trong y và m là số khỏang chia.
errorbar(x,y,e) vẽ đồ thị x,y với dung sai [-e,+e].
Ví dụ:
>> x=[1:0.1:2];
>> y=x.^3-2*x.^2;
>> e=rand(1,length(x));
>> error(x,y,e)
Hình. errorbar
pie(x) dùng để vẽ đồ thị hình bánh
ví dụ:
Matlab – introduction
19/20
>> x=[10 25 45];
>> pie(x)
Hình. Đồ thị pie
ezplot(f,[a,b]) vẽ biểu thức f trong khỏang [a,b]
Ví dụ:
>> ezplot('sin(x)/x',[-5,5])
Tùy biến đồ thị
MATLAB cho phép ta thay đổi định dạng của đồ thị như: font chữ, kích thước chữ, kích thước
đường, màu sắc, trục đồ thị v.v. Để thay đổi định dạng đồ thị ta có thể:
• Dùng menu File/Edit, chọn Figure properties…để thay đổi định dạng cho figure window,
Axis properties…để thay đổi định dạng cho trục, Current Object properties… để thay đổi
định dạng cho đối tượng hiện hành.
• Chọn đối tượng mà ta muốn thay đổ định dạng và nhấn chuột phải để hiện lên menu lựa
chọn.
Để thêm các đối tượng như nhãn, văn bản, ghi chú, tiêu đề v.v. ta có thể dùng menu Insert.
Để xuất đồ thị ra các dạng hình ảnh như jpg, gif, ta dùng menu File/Export As…
Đồ thị 3D
Ta có vẽ đồ thị 3 chiều dùng các lệnh sau:
• plot3: tương tự như plot như có thêm trục z.
• mesh: tạo đồ thị 3D dưới dạng lưới (mesh).
• surf: tạo bề mặt 3D.
Matlab – introduction
20/20
20 trang
20440
Free
Bạn đang xem tài liệu "Tài liệu Bước đầu làm việc với Matlab", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- tai_lieu_buoc_dau_lam_viec_voi_matlab.doc
