6.4.36.06. «Методические указания по отдельным видам занятий»

MATLAB (сокращение от MATrix LABoratory – матричная лаборатория) – система инженерных и научных расчетов, распространенная в университетах всего мира. Язык, используемый в системе MATLAB, можно сравнить с языком BASIC по простоте его применения и принципу непосредственного исполнения (интерпретации).

Ориентация на работу с массивами (матрицами) делает MATLAB удобным и естественным инструментом обработки экспериментальных данных. MATLAB включает в себя компилятор языка, обширные математические библиотеки программ и функций на языках C и C++, мощный графический процессор. Будучи ориентированной на работу с реальными данными, система выполняет все вычисления в арифметике с плавающей точкой, и является универсальным языком технических вычислений.

Краткое введение в matlab

Система MATLAB разработана фирмой The MathWorks, Inc. (США, г. Нейтик, шт. Массачусетс) и является интерактивной системой для выполнения инженерных и научных расчетов, которая ориентирована на работу с массивами данных. Система использует математический сопроцессор и допускает возможность обращения к программам, написанным на языках Fortran, C и C++.

Система поддерживает выполнение операций с векторами, матрицами и массивами данных, реализует сингулярное и спектральное разложения, вычисление ранга и чисел обусловленности матриц, поддерживает работу с алгебраическими полиномами, решение систем нелинейных уравнений и задач оптимизации, численное интегрирование, решение систем дифференциальных и разностных уравнений, построение различных видов графиков, трехмерных поверхностей и линий уровня.

В системе реализована удобная операционная среда, которая позволяет формулировать проблемы и получать решения в привычной математической форме, не прибегая к рутинному программированию.

Наиболее известные области применения системы MATLAB:

• математика и вычисления;

• разработка алгоритмов;

• вычислительный эксперимент, имитационное моделирование;

• анализ данных и визуализация результатов;

• научная и инженерная графика;

• разработка приложений, включая графический интерфейс пользователя.

MATLAB – это интерактивная система, основным объектом которой является массив, для которого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многие вычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками, существенно сокращая время, необходимое на программирование. MATLAB – это открытая система: одна из ее наиболее сильных сторон – возможность создания пользовательских расширений. Пользователь сам может написать на языке MATLAB специализированные функции и программы, предназначенные для многократного использования. Эти функции и программы оформляются в виде м-файлов (файлов, имеющих в названии расширение m. Например, my_function1.m) и помещаются в соответствующие библиотеки MATLAB или пользовательские каталоги, после чего к ним можно обращаться по имени (с возможной передачей значений параметров и аргументов) подобно тому, как мы обращаемся к стандартным математическим функциям, таким, например, как sin, log, sqrt и т.д.

Система MATLAB может использоваться в режиме прямых вычислений. В этом случае вычисляемые выражения набираются в командной строке (на которую указывает курсор в командном окне), при необходимости редактируется, ввод завершается нажатием клавиши ENTER. В режиме прямых вычислений система используется как мощнейший калькулятор. При этом доступны ВСЕ возможности системы, включая графические. Работа в режиме прямых вычислений рекомендуется в том случае, когда решение поставленной задачи требует выполнения небольшого (1-5) числа операторов MATLAB. Если же решение задачи предполагает выполнение сравнительно большого числа операторов, то с целью удобства дальнейшей корректировки и отладки рекомендуется составить программу на языке MATLAB. Программа MATLAB (M-программа) готовится обычно средствами встроенного редактора (редактора-отладчика), позволяющего запускать М-программу на выполнение, осуществлять пошаговую отладку, формировать и распечатывать результаты.

Следует отметить, что М-программа представляет собой последовательность операторов, необходимую для решения задачи и записанную в виде м-файла в рабочую директорию. Это та же последовательность операторов, которые использовались бы в режиме прямых вычислений. Поэтому в смысле используемого языка нет разницы между программированием и непосредственной работой с MATLAB в командном окне.