matlab - Matematicamente

MATLAB
Presentazione
MATLAB, che sta per MATrixLABoratory, è un software ad alta prestazione utile
nella trattazione tecnica di problemi di analisi numerica, ingegneristici, per il calcolo
scientifico. Permette, di integrare calcoli, programmazione e visualizzazione dei dati
utilizzando semplici nozioni matematiche . Utilizza un linguaggio abbastanza
semplice che lo rende un software ad alta leggibilità.
Usi tipici del software sono:
- semplici calcoli matematici;
- sviluppo di algoritmi;
- acquisizione di dati;
- progettazione grafica, visualizzazione dei dati.
Matlab effettua le sue operazioni organizzando i dati ricevuti in matrici e, grazie alle
operazioni fra di esse, produce il risultato desiderato.
Interfaccia utente
Al momento dell’apertura del software viene visualizzata la finestra dei comandi
principali.
La finestra è divisa in tre sezioni:
Workspace:
per ogni variabile utilizzata mostra l’identificatore, il valore, la classe a cui
appartiene: è possibile eliminare o visualizzare il contenuto delle variabili;
Command History:
sono elencate,con la specifica dell’ora di entrata nel file, tutte le istruzioni eseguite;
Command Window:
è la finestra operativa, in cui si introduce ogni comando.
Current Directory:
la sezione in cui vengono elencati i file creati o utilizzati durante l’uso del software;
Barra degli strumenti:
Nuovo permette di generare delle nuove funzioni, M-file;
Simulink permette di generare grafici di diverso tipo;
Help la guida in linea di Matlab;
Barra dei menù:
File contiene i principali comandi per la gestione dei file (apri, chiudi, salva,
stampa);
Edit oltre alle funzioni canoniche, permette di ripulire le singole sezioni della
schermata principale;
View permette di visualizzare atre caratteristiche delle variabili nel Workspace;
Graphics permette di creare grafici con i dati immessi;
Debug permette di seguire l’intero flusso del programma;
Desktop permette di decidere quali sezioni della schermata iniziale visualizzare.
Esempi significativi
Questo esempio mostra come si può usare Matlab per il calcolo matriciale.
Filmato: matrici.avi – ci sono problemi con l’audio, vedere il progetto con Camtasia
che invece va bene
Questo secondo esempio mostra come creare un algoritmo per la ricerca degli zeri di
una funzione.
Filmato: ZeriFunzione.avi
Specificità curricolare
Matlab può essere un buono strumento per la didattica della matematica.
Per un primo approccio al software, lo si può utilizzare per verificare alcune proprietà
dello spazio matriciale. Successivamente per la ricerca degli zeri di una funzione
applicando i vari metodi iterativi (quindi creando i primi algoritmi), per la
visualizzazione dell’andamento di funzioni, per lo studio di equazioni differenziali.
A livello universitario è utilissimo per introdurre corsi avanzati di matematica,
ingegneria e scienze, per creare funzioni (M-files) che permettono di risolvere
particolari classi di problemi.
E’ applicabile anche a livello industriale per l’analisi dell’ottimizzazione produttiva.
Ovviamente tutte queste operazioni possono essere supportate da grafici (fino a tre
dimensioni) e animazioni.
Pareri dei docenti: microinterviste
Costi e licenze:
Produttore: Matlab è un marchio registrato della The Mathworks, Inc.;
Distributore: The Mathworks;
Distributore in Italia: Mathworks Italia, s.r.l.;
Siti di riferimento: http://www.mathworks.com;
Ultima versione: MATLAB 7.01;
Licenze: commerciale; edu;
Requisiti tecnici: esistono versioni per Windows, Linux, UNIX, Mac OS X;
Manuali e guide: consulta la bibliografia.
Estensione dei file supportati e prodotti
Il MATLAB consente di memorizzare delle particolari sequenze di istruzioni in file
chiamati M-file. Tali file, per essere accessibili, devono avere come estensione “.m”.
Gli m-file possono essere di due tipi: script e function.
Script: contiene semplicemente una sequenza di istruzioni Matlab; ci si deve
accertare che la “Current Directory” sia la stessa di quella in cui è stato memorizzato
lo script; utilizza variabili globali, tutte quelle che sono state definite
precedentemente nella finestra dei comandi.
Function: riceve dei dati in input e, elaborandoli, restituisce degli output; la sua
struttura sintattica è di questo tipo:
function[variabili_dati_output]=identificatore(variabili_dati_input);
utilizza delle variabili locali, pertanto i suoi soli contatti con l’esterno sono
attraverso i dati di input e output;
per eseguire una function è necessaria una chiamata in questa forma
[variabili_dati_output]=identificatore(elenco_dati_input)
dalla finestra dei comandi.
Una function può essere utilizzata solo nella directory in cui è stata salvata;
Matlab importa i dati da elaborare in file di excel o txt.
Bibliografia
William J. Palm III, Matlab 7 per l’ingegneria e le scienze, The MacGraw-Hill
Companies, 2004.
Inizialmente utilizzato da specialisti nell’elaborazione dei segnali e nell’analisi numerica,
MATLAB ha raggiunto un elevato livello di diffusione nei vari campi dell’ingegneria.
Questo libro è stato pensato come testo introduttivo a MATLAB: nato dall’esperienza di
insegnamento dell’autore a Ingegneria, si pone come un manuale di riferimento per chi poi si
troverà a utilizzare il programma per le applicazioni. A questo scopo alla fine di ciascun sono state
inserite alcune tabelle riassuntive di consultazione.
Non si presume, da parte del lettore, alcuna esperienza di programmazione: il volume introduce
all’utilizzo di MATLAB in modo graduale e con un’abbondante scelta di applicazioni.
• “Matlab concetti e progetti”, Naldi\Pareschi, Apogeo, 2002
Questo testo introduce all'uso del software Matlab come ambiente particolarmente adatto
per avvicinarsi al mondo del calcolo scientifico e alle simulazioni numeriche di modelli matematici.
Gli autori, evitando la struttura formale tipica dei manuali di riferimento e favorendo l'aspetto
applicativo, forniscono al lettore la capacita' di utilizzare le funzionalita' di calcolo di Matlab e di
sviluppare in proprio toolbox affrontando, tramite il ricorso a numerosi esempi significativi, tutto il
percorso che porta alla soluzione di un problema specifico o allo sviluppo di una libreria di uso
generale.
La trattazione e' suddivisa in due parti: dalla programmazione e dalle tecniche numeriche di base
passa a modelli e casi di studio particolari, quali la crittografia, gli algoritmi genetici, i metodi
probabilistici, l’analisi delle immagini e i modelli differenziali.
•
“Introduzione a Matlab”, Etter\Kuncicky, Apogeo, 2001
Matlab è uno tra i più diffusi software di calcolo. Gli ambiti disciplinari in cui trova
applicazione vanno dall'ingegneria automatica all'elettronica, fino alla finanza. In questo
volume gli autori presentano l'utilizzo di Matlab a un livello introduttivo ma non banale,
ponendo grande attenzione all'aspetto applicativo. Il libro è un ideale strumento di supporto per
un corso universitario o un laboratorio nel quale gli studenti debbano accostarsi per la prima
volta all'uso di Matlab.
• “Guida operativa a MATLAB, SIMULINK e Control Toolbox”,
Cavallo\Setola\Vasca, Liguori Editore
• “La nuova guida MATLAB, Simulink e Control Toolbox”,
Cavallo\Setola\Vasca, Liguori Editore, 2002
Questo libro permette di imparare velocemente il Matlab con molti esempi e un’appropriata
organizzazione del materiale. Introduce al calcolo numerico con Matlab, alla simulazione di
sistemi dinamici con Simulink, all’analisi di sistemi di controllo attraverso il Control System
Toolbox. È dotato anche di molti esercizi, anche svolti.
•
“Introduzione al Calcolo Scientifico Metodi e applicazioni con Matlab”,
Naldi\Pareschi\Russo, McGraw-Hill s.r.l., 2001
Questo testo può essere usato come un’introduzione all’analisi numerica per studenti dei
primi anni di matematica, scienze e ingegneria, ma contiene anche riferimenti per studenti di livelli
più alti. Sono trattati il calcolo matriciale,le equazioni differenziali,algebra lineare, interpolazione,
ottimizzazione, e ogni capitolo include problemi risolti con Matlab.
•
“MATLAB Esercitazioni di Calcolo Numerico Assistite da Calcolatore”,
Caliò\Frontini, Clup Città Studi, 1991
Gli autori anno sfruttato la loro esperienza di insegnanti per produrre un testo in grado di fornire
agli studenti gli strumenti per una rapida soluzione di problemi attraverso l’implementazione di algoritmi.
• “Note introduttive a MATLAB e Control System Toolbox”, Ribaldi, Progetto
Leonardo, 1993
Questo piccolo manuale include piccole note che introduce gli studenti di ingegneria a
MATLAB e al Control System Toolbox. Nella prima parte presenta le funzioni basilari di Matlab
(calcolo matriciale, programmazione, grafici).
•
“Programmi MATLAB per esercitazioni di Elementi di Automatica”, Bolzern,
Masson, 1994
Presenta un insieme di programmi (raccolti nel corso degli anni al Politecnico di Milano).
Sono inclusi esercizi su sistemi dinamici lineari.
Per ulteriori ricerche consultare il sito www.mathworks.it
--------------------------------------------------------------------------------------------Autore della scheda: Mariangela Caroli [email protected]
Anno: 2005