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Minicurso de MATLAB Programa de Educação Tutorial de Engenharia Elétrica lMax Rodrigues lCaroline Pereira lNayara Medeiros lEmenta da aula de hoje: - Álgebra linear; - Polinômios; - Operações com polinômios; - Análise de dados; - Cálculo de polinômios em pontos; - Criando rotinas; - Exemplos de aplicação lO MATLAB é um software de simulação matemática que realiza operações matriciais. Nele são implementadas certas funções básicas de Álgebra Linear. Álgebra linear det: retorna o determinante da matriz de entrada. 28/03/15 Álgebra linear Álgebra linear inv: Retorna a inversa da matriz de entrada. Álgebra linear size: Retorna um vetor com o número de linhas e colunas da matriz de entrada. Este é um exemplo em que se escreve diretamente uma matriz ao invés do nome da variável. Álgebra linear length: Retorna o comprimento do vetor ou a maior dimensão de uma matriz de entrada. Álgebra linear triu: Retorna uma matriz triangular superior a partir da matriz de entrada. >>triu(a) tril: Retorna uma matriz triangular inferior a partir da matriz de entrada. >>tril(a) Análise de dados sum: Retorna a soma dos elementos de cada coluna de uma matriz de entrada ou soma dos elementos de um vetor de entrada. 28/03/15 Análise de dados prod: Retorna o produto dos elementos de cada coluna de uma matriz de entrada ou o produto dos elementos de um vetor de entrada. 28/03/15 Análise de dados mean: Retorna a média aritmética dos elementos de cada coluna de uma matriz de entrada ou a média aritmética dos elementos de um vetor de entrada. Análise de dados min e max: Retornam, respectivamente, o valor mínimo e o valor máximo dos elementos de cada coluna de uma matriz de entrada ou o valor mínimo e o valor máximo dos elementos de um vetor de entrada. 05/04/15 Análise de dados sort: retorna a matriz de entrada com cada coluna ordenada em ordem crescente, ou o vetor de entrada com seus elementos ordenados em ordem crescente. Análise de dados fliplr: Recebendo uma matriz, retorna outra matriz com as linhas da direita na esquerda e vice-versa. Não há mudança nas linhas. Funções polinomiais No Matlab um vetor pode ser interpretado como um polinômio quando cada um de seus elementos é associado a cada um dos coeficientes do polinômio, começando pelos coeficientes de termos de maior grau. Como exemplo, o polinômio 2x² – 7x + 1 é criado com o comando p= [2 -7 1]. Assim, as funções de manipulação de polinômios são combinações de operações em vetores com propósitos específicos: encontrar raízes, operações aritméticas, derivação e integração, cálculo do seu valor em pontos dados, ajuste de curvas. Funções polinomiais roots: Retorna um vetor com as raízes de um polinômio de entrada. 05/04/15 Funções polinomiais polyval: Retorna o valor ou a imagem de um polinômio, dados respectivamente, o polinômio e o valor da sua variável independente. Isto é o mesmo que 1*(2)² + 5*(2) + 6 = 20 Funções polinomiais poly: Cria um polinômio a partir de um vetor de entrada contendo suas raízes. Funções polinomiais conv: Convolui dois polinômios. Na prática, isso é o mesmo que multiplicar de forma distributiva dois polinômios (mas não dois vetores). Neste exemplo, mostra-se que (x² + 5x + 6)(2x + 4) = 2x³ + 14x² + 32x + 24 Cálculo de polinômios em pontos Escolhe 100 pontos entre -1 e 3 Define o polinômio p(x) = x³ + 4x² - 7x -10 Calcula p(x) nos valores armazenados em x e armazena o resultado em v Plota o gráfico referente aos resultados Cálculo de polinômios em pontos 05/04/15 Exercícios – PARTE 1 1) Encontre o determinante e a inversa da matriz A = [8 3 6;4 13 7; 2 5 6] 2) Determine a soma, o produto e a média aritmética de todos os elementos da matriz A 3) Considere o polinômio x²+6x+8. Obtenha suas raízes e,em seguida, obtenha o mesmo polinômio a partir de suas raízes. 4) Resolva o produto: (x³+2x+7)*(x²+4) 5) Calcule o polinômio x²+7x+12 em 100 pontos de 3 a 4 Rotinas (Funções ou Scripts) - Uma rotina é uma sequência de comandos (instruções) do Matlab, também é denominada de programa,roteiro ou script. -- O arquivo pode ser editado e salvo para reedição; -- Quando uma rotina é executada, o Matlab executa os comandos na ordem em que eles foram escritos,tal como se fossem digitados um a um no “Comand Window” - Rotinas também são chamadas de M-files porque a extensão .m é usada quando elas são salvas. Funções e Scripts / Criação de uma rotina As funções e os scripts podem ser criados escrevendo edit na linha de comando ou clicando na barra de ferramentas em “New Script” . Por ficarem armazenados em arquivos texto, eles podem ser editados em qualquer editor de textos. Os mesmos comandos que o usuário escreveria no prompt da Janela de Comando são usados para a implementação do script. Os comandos da rotina são digitados linha por linha Exemplo 28/03/15 Obs.: Ao digitar % no início de uma linha designamos esta como um comentário, o qual não será executado Salvando uma rotina - Após a rotina ser concluída ela precisa ser salva. Para isso use -O nome da rotina segue a regra de nomes de variáveis do Matlab; -- Não é necessário adicionar “.m” no final do nome do arquivo. O Matlab adicionará a extensão automaticamente Execução de uma rotina Execução de uma rotina - Uma rotina é executada através da “Comand Window”; - Para executar uma rotina já salva, digite o nome do arquivo (sem a extensão .m) na “Command window”; - A saída gerada quando a rotina é executada aparece na Comand window Variáveis globais - As variáveis globais são aquelas que,uma vez criadas em uma parte,são reconhecidas em todas as outras partes do Matlab; - As variáveis do Command Window são reconhecidas e podem ser usadas em rotinas; -Reciprocamente, as variáveis criadas em rotinas são reconhecidas e válidas na Command Window Entradas em uma rotina Uma rotina é um programa que pode ser executado com diferentes valores de suas variáveis. Isto pode ser feito de três diferentes maneiras, dependendo de onde e como as variáveis são definidas: 1) A variável é definida na rotina. Para executar a rotina com um valor diferente para a variável, o arquivo é editado e o valor da variável é modificado. Então, o arquivo é salvo e executado. 2) A variável é definida na command window. Para executar a rotina com um valor diferente, um novo valor é atribuído a variável na command window. Então, a rotina é executada. Entradas em uma rotina A variável é definida na rotina sem um valor específico. Quando a rotina é executada, o usuário é solicitado a entrar com um valor através da command window. Isto é feito através do uso da função input: Após a entrada de um número (vetor ou matriz) , x terá esse valor Comandos de saída de uma rotina - Quando uma rotina é executada, a saída gerada é mostrada na Command window. - A saída é exibida automaticamente se a sentença não terminar com ponto- e-vírgula. - A saída também pode ser mostrada propositalmente através do uso da função disp. O comando disp disp(A) : Exibe o conteúdo, mas não o nome da variável A. disp(‘texto’) Exibe o texto (string) que é colocado entre apóstrofos. Exemplo de rotina Executando a rotina Funções e Scripts Para que o m-file seja interpretado como função, deve ser escrita a seguinte expressão no cabeçalho do arquivo: function [Saída1, ... , SaídaN ] = Nome(Entrada1, ... ,EntradaM) onde Saída1, ... , SaídaN são os parâmetros de saída, Entrada1, ... , EntradaM são os parâmetros de entrada e Nome é o próprio nome da função. Exemplo de Aplicações 28/03/15 Exemplo de Aplicações 28/03/15Exercícios – PARTE 2 1) Construa um script que transforma um número x em graus, em um número y em radianos. 2) Construa uma função que converta a temperatura em graus Fahrenheit (F) para graus Celsius(C) Exercícios – PARTE 2