QUE ES MATLAB

MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices") es un software

matemático que ofrece un entorno de desarrollo integrado (IDE) donde los problemas y

soluciones son expresados en la notación matemática habitual.

Definamos primero que es un entorno de desarrollo integrado (en inglés integrated

development environment) es un programa informático compuesto por un conjunto de

herramientas de programación que puede dedicarse en exclusiva a un sólo lenguaje de

programación o bien, poder utilizarse para varios. Un IDE es un entorno de programación

que ha sido empaquetado como un programa de aplicación, es decir, consiste en un editor

de código, un compilador, un depurador y un constructor de interfaz gráfica (GUI). Los

IDEs pueden ser aplicaciones por sí solas o pueden ser parte de aplicaciones existentes. El

lenguaje Visual Basic, por ejemplo, puede ser usado dentro de las aplicaciones de

Microsoft Office, lo que hace posible escribir sentencias Visual Basic en forma de macros

para Microsoft Word.

Además MATLAB incluye un lenguaje de programación propio (lenguaje M). Puede

correr en las plataformas Unix, Windows y Apple Mac OS X. El paquete MATLAB

dispone de dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber, Simulink

(plataforma de simulación multidominio) y GUIDE (editor de interfaces de usuario - GUI).

Además, se pueden ampliar las capacidades de MATLAB con las cajas de herramientas

(toolboxes); y las de Simulink con los paquetes de bloques (blocksets).

Las toolboxes son colecciones de funciones hechas en MATLAB (M-files) que extienden el

entorno del MATLAB para resolver problemas muy particulares; por ejemplo puede

adicionar toolboxes para procesamiento de señales, control de sistemas, redes neuronales,

lógica difusa etc.

MATLAB consiste en las siguientes partes principales:

1. Herramientas de escritorio (desktop tools) y Entorno de desarrollo integrado (IDE).

2. Biblioteca de funciones matemáticas.

3. El lenguaje de programación.

4. Graficas

5. Interfaces Externas

1.- Herramientas de escritorio (desktop tools) y Entorno de desarrollo integrado (IDE).

Es un conjunto de herramientas y características que ayudan a usar y ser productivo

utilizando funciones y archivo MATLAB. Muchas de estas herramientas son interfaces

graficas para el usuario. Esto incluye el escritorio de MATLAB, la ventana de comandos

(Command Window), ventana historia de comandos (command history), un editor, un

depurador, analizador de código y otros reportes y navegadores para ayuda, el espacio de

trabajo (workspace) archivos y la ruta o directorio de trabajo.

2.- Biblioteca de funciones matemáticas.

Una vasta colección de algoritmos computaciones desde funciones elementales como el

seno, coseno y números complejos hasta las más sofisticadas funciones como inversa de

matrices, funciones de Bessel y transformaciones de Fourier.

3.- El lenguaje de programación.

Un lenguaje de alto nivel de manejo de matrices con estructuras de control, funciones,

estructuras de datos, entrada y salida de datos y características de programación orientada a

objetos.

4.- Graficas.

MATLAB tiene muchísimas características que permiten mostrar vectores y matrices en

forma de graficas. Incluye funciones para visualizar graficas en dos y tres dimensiones,

procesamiento de imágenes, animación, presentaciones graficas. Funciones para permitir

completamente personalizar la apariencia de las graficas, así como construir interfaces

graficas completas para tus aplicaciones en MATLAB.

5.- Interfaces externas.

Es una biblioteca que permite escribir programas en C y FORTRAN que interactúen con el

MATLAB. Incluye características para llamar rutinas desde MATLAB y para leer y

escribir archivos MAT-files.

COMO INICIAR Y SALIR DEL MATLAB

Para iniciar con el entorno de desarrollo integrado (IDE), después de que se instala el

software de MATLAB, simplemente ejecute, con un doble click el icono que aparece en el

escritorio del Windows (MATLAB R 2010a)

Cuando ejecutas MATLAB por default, carga automáticamente todos los programas que

proveen el MathWoks para MATLAB y otros productos. Cuando se inicia lo que aparece

primero es el escritorio de MATLAB (una interface grafica de usuario) conteniendo

herramientas para administrar archivos, variables y las aplicaciones asociadas.

Aquí aparecen las cuatro principales ventanas que integran el escritorio y que aprenderemos

a manejar. Estas ventanas son:

a) Directorio actual

b) Ventana de comandos

c) Ventana espacio de trabajo

d) Ventana Historia de comandos

Nota: puede que el escritorio aparezca de manera diferente dependiendo de quién trabajo

antes en el, pero si se desea restablecer la configuración por omisión basta con ir en la barra

de menús la opción Desktop, luego Desktop Layout Default.

Para salir del MATLAB se puede hacer de varias maneras:

1. Seleccionando en la barra de menús en la opción File Exit MATLAB(o las teclas

CTRL + Q)

2. Tecleando en la ventana de comando la palabra quit seguida de la tecla <enter>

3. Corriendo un script llamado finish.m donde se ejecute por ejemplo instrucciones

para salvar el espacio de trabajo.

4. Dando click en el botón rojo para cerrar todo el escritorio.

CONOCIENDO LAS VENTANAS DEL ESCRITORIO DE MATLAB

Directorio actual

Ventana donde se pueden ver los archivos (del directorio actual), llevar a cabo operaciones

como abrir y encontrar archivos, así como la administración de los mismos .Similar al

explorador de windows.

Ventana de comandos (COMMAND WINDOW)

Es la principal herramienta que usamos para introducir datos, ejecutar código de MATLAB

y desplegar resultados

El prompt >> que aparece en esta ventana indica que MATLAB está listo para aceptar

instrucciones. Una instrucción es toda la información que se escribe antes de presionar el

botón <enter> .Puede incluir:

Asignación de variables por ejemplo: a=3

Funciones y sus argumentos. Las funciones pueden aceptar argumentos de entrada o

regresar argumentos de salida

Comandos: funciones que provee el MATLAB o las toolboxes que no aceptan

argumentos de entrada

Scripts: archivos de programa que el usuario escribe y no toman argumentos de

entrada o no regresan argumentos de salida.

Nota: algunas funciones soportan alguna forma que no requieren un argumento de entrada,

operando como comandos. Por conveniencia el termino función es utilizado para

referenciar a ambas tanto funciones como comandos.

Ventana espacio de trabajo (workspace)

En la ventana espacio de trabajo se puede ver el conjunto de variables que se están

utilizando durante una sesión de MATLAB y que están almacenadas en la memoria. El

usuario adiciona variables al espacio de trabajo cada vez que utiliza funciones, corre

funciones hechas por el, scripts, o cargando algún espacio de trabajo previamente guardado.

Ventana Historia de comandos (history command)

Las instrucciones que se ingresan en la ventana de comandos se van guardando al mismo

tiempo en la ventana de historia de comandos, donde se pueden ver y buscar instrucciones

que previamente se ejecutaron; así como copiar y ejecutar instrucciones seleccionadas y

también se puede crear archivos desde las instrucciones seleccionadas.

TRABAJANDO CON LA VENTANA DE COMANDOS

Antes de empezar a trabajar con esta ventana es importante mencionar que MATLAB es

sensible a mayúsculas y minúsculas, es decir, que hace distinción entre ellas. Por lo que es

importante que las instrucciones que se ingresan en la ventana de comandos estén

perfectamente escritas en minúsculas y mayúsculas donde así lo requiera la sintaxis de la

instrucción.

Empezaremos viendo unas instrucciones muy básicas:

version Indica la versión del MATLAB instalada

ver Además de la información proporcionada

por versión, da los nombres de las cajas

de herramientas instaladas.

help orden Despliega la información de ayuda

disponible para una orden

lookfor texto Genera una lista con los nombres de las

ordenes de MATLAB cuyos

archivos de ayuda contiene la

cadena de caracteres texto

date Proporciona la fecha

clock Muestra la hora y la fecha

!orden del sistema operativo Ejecuta una orden del sistema operativo

pwd Imprime la ruta del directorio actual de

trabajo

diary archivo Inicia el registro de las órdenes ejecutadas y

de sus resultados en un archivo de texto

diary off Da por terminado el registro iniciado con

diary

clc Borra el contenido de la ventana de órdenes

who Muestra los nombres de las variables del

área de trabajo

whos Despliega los nombres de las variables del

área de trabajo,

su tamaño, el número de bytes empleados y

su tipo

clear Elimina variables del área de trabajo

clear variables Elimina solo el nombre de las variables

indicadas

save archivo Guarda el contenido del área de trabajo en

un archivo

load archivo Carga en el área de trabajo la información

guardada

previamente con save

dir Muestra el contenido del directorio actual

de trabajo

ls Equivalente a dir

delete(cadena) Elimina al archivo indicado por una cadena

de caracteres

disp Muestra el valor de una variables

format Especifica cuál es el formato con que será

impresa la

información

fprintf Genera una salida impresa de acuerdo a un

formato

especificado por el usuario

Una parte muy importante de las instrucciones que se escriben en la ventana de comandos,

son las instrucciones que nos permiten realizar cálculos (expresiones matemáticas); por lo

que, es importante conocer los primero operadores aritméticos básicos. Para ver cuáles son

teclee en la línea de comandos la siguiente instrucción:

>> help arith

Esta instrucción nos muestra:

Arithmetic operators.

+ Plus.

X + Y adds matrices X and Y. X and Y must have the same

dimensions unless one is a scalar (a 1-by-1 matrix).

A scalar can be added to anything.

- Minus.

X - Y subtracts matrix X from Y. X and Y must have the same

dimensions unless one is a scalar. A scalar can be subtracted

from anything.

* Matrix multiplication.

X*Y is the matrix product of X and Y. Any scalar (a 1-by-1 matrix)

may multiply anything. Otherwise, the number of columns of X must

equal the number of rows of Y.

.* Array multiplication

X.*Y denotes element-by-element multiplication. X and Y

must have the same dimensions unless one is a scalar.

A scalar can be multiplied into anything.

^ Matrix power.

Z = X^y is X to the y power if y is a scalar and X is square. If y is an

integer greater than one, the power is computed by repeated

multiplication. For other values of y the calculation

involves eigenvalues and eigenvectors.

Z = x^Y is x to the Y power, if Y is a square matrix and x is a scalar,

computed using eigenvalues and eigenvectors.

Z = X^Y, where both X and Y are matrices, is an error.

.^ Array power.

Z = X.^Y denotes element-by-element powers. X and Y

must have the same dimensions unless one is a scalar.

A scalar can operate into anything.

También existen otros tipos de operadores los llamados relacionales:

< Menor que

> Mayor que

<= Menor igual que

>= Mayor igual que

== Igual a

~= No igual a

Otros operadores son los lógicos:

Operador lógico Nombre Descripción

&

Ejemplo: A&B

Operador lógico

AND

Trabaja sobre dos operandos. Si ambas son

verdaderos, el resultado será verdadero (1),

de otra forma el resultado será falso (0)

|

Ejemplo: A| B

Operador lógico OR Trabaja sobre dos operandos. Si uno u otro

son verdaderos o ambas son verdaderos, el

resultada es verdadero (1), de otra

forma(cuando ambos son falsos) el

resultado es falso (1)

~

Ejemplo:~A

Operador lógico NOT Trabaja sobre un operando. Da el valor

opuesto del operando. Si es verdadero (1)

su opuesto es falso (0) y viceversa

Si estos operadores los acomodamos de acuerdo a su jerarquía (el orden en que la

computadora lleva a cabo sus operaciones nos quedaría):

Precedencia Operación

1 (la más alta) Paréntesis (si hay paréntesis anidados, el de más adentro tiene la mayor

precedencia

2 Elevar a una potencia

3 Operador lógico NOT (~)

4 Multiplicación, división

5 Adición , substracción

6 Operadores relacionales (>,<,>=,<=,==,~=)

7 Operador lógico AND (&)

8 Operador lógico (|)

Nota: Si dos o más operandos tiene la misma precedencia, la expresión se ejecuta de

izquierda a derecha.

Otra parte muy importante de las expresiones que permiten cálculos son las funciones; para

poder ver una lista de las más básicas teclee en la ventana de comando :

>> help elfun

Nos muestra lo siguiente:

Elementary math functions.

Trigonometric.

sin - Sine.

sind - Sine of argument in degrees.

sinh - Hyperbolic sine.

asin - Inverse sine.

asind - Inverse sine, result in degrees.

asinh - Inverse hyperbolic sine.

cos - Cosine.

cosd - Cosine of argument in degrees.

cosh - Hyperbolic cosine.

acos - Inverse cosine.

acosd - Inverse cosine, result in degrees.

acosh - Inverse hyperbolic cosine.

tan - Tangent.

tand - Tangent of argument in degrees.

tanh - Hyperbolic tangent.

atan - Inverse tangent.

atand - Inverse tangent, result in degrees.

atan2 - Four quadrant inverse tangent.

atanh - Inverse hyperbolic tangent.

sec - Secant.

secd - Secant of argument in degrees.

sech - Hyperbolic secant.

asec - Inverse secant.

asecd - Inverse secant, result in degrees.

asech - Inverse hyperbolic secant.

csc - Cosecant.

cscd - Cosecant of argument in degrees.

csch - Hyperbolic cosecant.

acsc - Inverse cosecant.

acscd - Inverse cosecant, result in degrees.

acsch - Inverse hyperbolic cosecant.

cot - Cotangent.

cotd - Cotangent of argument in degrees.

coth - Hyperbolic cotangent.

acot - Inverse cotangent.

acotd - Inverse cotangent, result in degrees.

acoth - Inverse hyperbolic cotangent.

hypot - Square root of sum of squares.

Exponential.

exp - Exponential.

expm1 - Compute exp(x)-1 accurately.

log - Natural logarithm.

log1p - Compute log(1+x) accurately.

log10 - Common (base 10) logarithm.

log2 - Base 2 logarithm and dissect floating point number.

pow2 - Base 2 power and scale floating point number.

realpow - Power that will error out on complex result.

reallog - Natural logarithm of real number.

realsqrt - Square root of number greater than or equal to zero.

sqrt - Square root.

nthroot - Real n-th root of real numbers.

nextpow2 - Next higher power of 2.

Complex.

abs - Absolute value.

angle - Phase angle.

complex - Construct complex data from real and imaginary parts.

conj - Complex conjugate.

imag - Complex imaginary part.

real - Complex real part.

unwrap - Unwrap phase angle.

isreal - True for real array.

cplxpair - Sort numbers into complex conjugate pairs.

Rounding and remainder.

fix - Round towards zero.

floor - Round towards minus infinity.

ceil - Round towards plus infinity.

round - Round towards nearest integer.

mod - Modulus (signed remainder after division).

rem - Remainder after division.

sign - Signum.

El último de los elementos que conforman las expresiones de cálculo o aritméticas son los

datos que en MATLAB son 15 tipos de datos(o llamados clases), como se muestra en la

figura:

Cabe mencionar que para MATLAB cualquier dato, aunque sea un escalar lo considera un

arreglo o matriz. Por eso la tabla anterior de tipos comienza con un arreglo o matriz de n-

dimensiones. El tipo de dato por default es el double.

Clase o tipo Rango de valores Función

MATLAB

Con signo 8-bits entero -27 a 2

7-1 int8

Con signo 16-bits entero -215

a 215

-1 int16

Con signo 32-bits entero -231

a 231

-1 int32

Con signo 64-bits entero -263

a 263

-1 int64

Sin signo 8-bits entero 0 a 28-1 uint8

Sin signo 16-bits entero 0 a 216

-1 uint16

Sin signo 32-bits entero 0 a 232

-1 uint32

Sin signo 64-bits entero 0 a 264

-1 uint64

Los datos pueden almacenarse en variables o constantes y estas para formar su nombre

deben de cumplir las siguientes reglas:

1. Deben de empezar con una letra y después seguidos de una combinación de letras,

números o guiones bajos.

2. MATLAB distingue entre mayúsculas y minúsculas. Por lo que una variable a y A

no son la misma variable.

3. Pueden ser de cualquier longitud. Pero MATLAB solo usa los N primeros

caracteres del nombre (Donde N es el numero que regresa la función

namelengthmax)

>> N=namelengthmax

N =

63

4. No utilizar como nombre palabras reservadas del lenguaje.

Otros comandos que pueden ayudar para saber si el nombre de la variable es correcta son:

iskeyword Muestra una lista de nombres reservados

isvarname nombre_variable Verifica si se permite el nombre de la variable (regresa 0

falso ó 1 verdadero)

which nombre_variable Verifica si una variable es una función MATLAB interna