1. 基本信息
出版社:電子工業出版社; 第1版 (2012年1月1日)
叢書名:工程設計與分析系列
頁數:460頁
ISBN:9787121148934
2. 內容簡介
MATLAB是適合多學科、多種工作平台的功能強大、界面友好且開放性很強的互動式大型優秀套用軟體，特別適合科學計算、數值分析、數位訊號處理、自動控制及工程套用等。本書從套用角度出發，通過大量的實例結合科學計算中的重要問題，從MATLAB的基礎知識出發，詳細地講解了MATLAB圖形處理及圖形用戶界面，Simulink動態系統仿真，線性方程組求解，非線性方程（組）求解，矩陣特徵值求解、最佳化、統計，微分方程數值解，有限元方法編程，以及與C語言的接口等，並在每章中都有非常豐富的綜合實例。
3.圖書特點
（1）本書作者為高校數學教師，數學博士，具有豐富的工程數學研究經歷。本書有針對性的結合工程數學建模實例進行講解。
（2）本書實例全部配有操作視頻，視頻教學，輕鬆學習。
4. 目錄
第1部分 基 礎 知 識
第1章 緒論 1
1.1 MATLAB科學計算概述 1
1.2 MATLAB科學計算的優勢 3
1.3 MATLAB工作環境 4
1.3.1 桌面平台的選單 4
1.3.2 桌面平台的工具列 17
1.3.3 桌面組件 18
1.3.4 屬性設定 19
1.3.5 工作空間常用命令 24
1.4 功能模組 24
1.4.1 基礎工具 24
1.4.2 控制 26
1.4.3 實時目標系統 27
1.4.4 套用接口 28
1.4.5 數學與金融 28
1.4.6 信號通信處理及系統開發 30
1.4.7 測試測量 30
1.4.8 其他工具箱 31
1.5 數據輸入/輸出與檔案操作 31
1.5.1 數據輸入與輸出 31
1.5.2 檔案的打開與關閉 34
1.5.3 二進制檔案的讀寫操作 35
1.5.4 文本檔案的讀寫操作 36
1.5.5 數據檔案定位 38
1.6 線上幫助系統 38
1.7 MATLAB的學習方法 41
1.8 MATLAB的安裝方法 41
第2章 MATLAB程式設計 46
2.1 程式基礎 46
2.2 數據類型和運算 48
2.2.1 常量和變數 48
2.2.2 數值數據 49
2.2.3 字元數據 51
2.2.4 邏輯數據類型 54
2.2.5 日期和時間 56
2.2.6 單元數組和結構體 57
2.3 數組與矩陣 59
2.3.1 創建數組 59
2.3.2 數組運算 61
2.3.3 數組處理函式 63
實例2-1 判斷數組元素是否
在另一數組中出現 70
2.3.4 矩陣及其運算 71
實例2-2 簡單線性方程組求解 72
2.3.5 特殊矩陣 73
實例2-3 利用特殊矩陣快速構造
矩陣 74
2.3.6 稀疏矩陣及函式 75
實例2-4 稀疏矩陣函式的巧用 76
2.4 控制語句 78
2.4.1 for循環語句 78
2.4.2 while循環語句 79
2.4.3 if-else-end語句 79
2.4.4 switch-case語句 80
2.4.5 try-catch語句 81
實例2-5 判斷矢量單調性 81
2.5 M函式 83
2.5.1 M函式構造規則 83
2.5.2 輸入/輸出參數 84
2.5.3 函式調用 85
2.5.4 用Feval進行函式運算 85
實例2-6 矢量單調性（包含子函式
調用） 87
2.6 程式調試 89
實例2-7 程式調試實例 90
2.7 MATLAB編程技巧 93
2.8 綜合實例 94
實例2-8 漢諾塔問題 94
實例2-9 結構體的處理 95
第3章 繪圖與界面 98
3.1 二維繪圖 98
3.1.1 plot函式及設定 98
實例3-1 繪製二維圖套用實例 101
3.1.2 子圖 102
3.1.3 特殊二維圖形 103
3.2 三維繪圖 105
3.2.1 三維曲線圖 105
3.2.2 特殊三維圖形 106
實例3-2 繪製三維圖套用實例 108
3.3 列印和導出圖形 109
3.3.1 用選單列印和導出 110
3.3.2 命令行列印和導出 112
3.4 圖形用戶界面 113
3.4.1 圖形用戶界面 113
3.4.2 GUI如何工作 114
3.4.3 創建GUIs 途徑 115
3.5 用GUIDE創建GUI 116
3.5.1 新建一個GUI 116
3.5.2 添加組件 117
3.5.3 GUI的存儲 120
3.5.4 GUI的編程 121
3.6 選單和工具列 124
3.6.1 選單的創建 124
3.6.2 工具列的創建 126
3.7 組件 128
3.7.1 組件類型 128
3.7.2 組件屬性 129
3.8 綜合實例 129
實例3-3 稀疏矩陣排列圖 129
實例3-4 互動式用戶界面設計
實例 130
第4章 Simulink仿真 132
4.1 Simulink概述 132
4.2 Simulink模組庫 134
4.2.1 公共模組庫 134
4.2.2 功能模組庫 134
4.3 創建Simulink模型 135
4.3.1 建立或打開仿真結構圖 135
4.3.2 選單與工具列功能 137
4.3.3 模組處理 137
4.3.4 線的處理 139
4.3.5 運行仿真 140
實例4-1 仿真結構圖套用實例 144
4.4 子系統與封裝 146
4.4.1 子系統 147
實例4-2 子系統設計套用實例 147
4.4.2 封裝 149
實例4-3 封裝設計套用實例 151
4.5 Simulink模型調試 153
4.5.1 Simulink調試器 153
4.5.2 命令行調試 155
4.6 S函式 156
4.6.1 S函式模組 157
4.6.2 S函式工作原理 159
4.6.3 M檔案S函式的編寫 160
4.6.4 M檔案S函式模板 160
實例4-4 S函式套用實例 163
4.7 綜合實例 165
實例4-5 食餌—捕食者模型 165
實例4-6 S函式種群競爭模型 165
實例4-7 動畫演示單擺運動 168
第2部分 MATLAB在科學計算中的套用
第5章 線性方程組求解 172
5.1 直接解法 173
5.1.1 Gauss消去法 173
實例5-1 Gauss消去法套用實例 174
5.1.2 選主元Gauss消去法 175
實例5-2 選主元Gauss消去法套用
實例 175
5.1.3 cholesky分解法 177
實例5-3 Cholesky分解法套用
實例 178
5.2 疊代法 179
5.2.1 Jacobi疊代法 179
實例5-4 Jacobi疊代法套用實例 179
5.2.2 Gauss-Seidel疊代法 180
實例5-5 Gauss-Seidel疊代法套用
實例 180
5.2.3 超鬆弛疊代法 181
實例5-6 超鬆弛疊代法套用實例 182
5.2.4 共軛梯度法 182
實例5-7 共軛梯度法套用實例 183
5.2.5 Bicg疊代法 184
實例5-8 Bicg疊代法套用實例 184
5.2.6 Bicgstab疊代法 185
實例5-9 Bicgstab疊代法套用
實例 186
5.3 綜合實例 186
實例5-10 Dirichlet問題中的線性
方程組求解問題 186
實例5-11 兩點邊值問題差分法
線性方程組求解問題 188
第6章 非線性方程（組）求解 191
6.1 二分法 191
實例6-1 二分法套用實例 192
6.2 疊代法 193
6.2.1 牛頓法 193
實例6-2 牛頓法套用實例 194
6.2.2 割線法 195
實例6-3 割線法套用實例 195
6.2.3 擬牛頓法 196
實例6-4 擬牛頓法套用實例 196
6.2.4 Halley疊代法 197
實例6-5 Halley疊代套用實例 197
6.3 綜合實例 198
實例6-6 牛頓法求解非線性
方程組 198
實例6-7 Halley疊代法求解非線性
方程組 200
第7章 矩陣特徵值求解 202
7.1 非對稱特徵值問題 202
7.1.1 冪法 202
實例7-1 冪法實例 203
7.1.2 反冪法 204
實例7-2 反冪法實例 205
7.1.3 QR方法 207
實例7-3 QR方法實例 207
7.2 對稱特徵值問題 209
7.2.1 對稱QR法 209
實例7-4 對稱QR方法實例 209
7.2.2 Jacobi方法 211
實例7-5 Jacobi方法實例 212
7.2.3 二分法 215
實例7-6 二分法實例 215
7.3 綜合實例 218
實例7-7 病態實陣的特徵值問題 218
實例7-8 二點邊值問題差分離散
矩陣特徵值實例 218
第8章 微分方程（組）求解 221
8.1 單步法 221
8.1.1 顯式Euler方法 221
實例8-1 顯式Euler方法實例 222
8.1.2 改進的Euler方法 223
實例8-2 改進的Euler方法實例 224
8.1.3 Runge-Kutta方法 225
實例8-3 Runge-Kutta方法實例 226
8.2 線性多步法 228
8.2.1 Adams外插法 228
實例8-4 Adams外插法實例 229
8.2.2 Adams內插法 231
實例8-5 Adams內插法實例 232
8.3 有限差分法 234
8.3.1 格線剖分 235
8.3.2 數值微分 235
8.3.3 差分定解 236
實例8-6 差分法邊值問題實例 236
8.4 常微分方程組求解 237
實例8-7 微分方程組實例 238
8.5 綜合實例 239
實例8-8 一維拋物型方程差分法
求解 239
實例8-9 二維波動方程求解 242
第9章 擬合與插值 246
9.1 插值運算 246
9.1.1 一維插值 246
實例9-1 一維插值實例 250
9.1.2 二維插值 251
實例9-2 二維插值實例 252
9.2 曲線擬合 253
9.2.1 多項式最小二乘擬合 254
實例9-3 多項式擬合實例 254
9.2.2 曲線擬合工具箱 255
實例9-4 曲線擬合工具箱套用
實例 259
9.3 綜合實例 261
實例9-5 溫度曲線問題 261
實例9-6 根據山區地形選點海拔
確定地貌 261
實例9-7 流水量與供水量問題 263
第10章 最佳化 266
10.1 方程求根 266
10.2 一維最小值問題 269
10.3 多維最小值問題 269
10.4 線性規劃 271
10.4.1 線性規劃問題及數學模型 271
10.4.2 線性規劃求解 272
實例10-1 線性規劃實例 273
10.5 整型規劃 274
實例10-2 整型規劃實例 275
10.6 0-1規劃 279
實例10-3 0-1規劃實例 280
10.7 無約束非線性規劃 282
10.7.1 一維搜尋 282
實例10-4 一維搜尋實例 284
10.7.2 黃金分割法 286
實例10-5 黃金分割法實例 287
10.7.3 牛頓法 288
實例10-6 牛頓法無約束非線性規劃
實例 288
10.8 有約束非線性規劃 289
實例10-7 有約束非線性規劃
實例 291
10.9 二次規劃 292
實例10-8 二次規劃實例 293
10.10 綜合實例 294
實例10-9 運輸問題 294
實例10-10 供應與選址問題 296
實例10-11 連續投資問題 298
第11章 變換及分析 302
11.1 Fourier變換 302
11.1.1 基本Fourier變換 303
實例11-1 函式的Fourier變換 303
11.1.2 基本Fourier變換逆變換 304
實例11-2 函式的Fourier逆變換 305
11.1.3 離散Fourier變換 306
11.1.4 快速Fourier變換 307
11.2 Laplace變換 309
11.2.1 Laplace變換 309
實例11-3 函式的Laplace變換 310
11.2.2 Laplace逆變換 311
實例11-4 函式的Laplace逆變換 312
11.2.3 Laplace變換與lti系統 312
11.3 Z變換 313
11.3.1 Z變換 313
11.3.2 Z逆變換 314
11.3.3 Z變換與離散LTI系統 315
11.4 濾波器的設計 317
11.5 綜合實例 319
實例11-5 濾波器的設計 319
實例11-6 濾波器的套用 322
第12章 機率及統計分析 325
12.1 機率密度函式與分布函式 325
12.2 隨機變數的數字特徵 329
12.2.1 數學期望 329
12.2.2 方差與標準差 330
12.2.3 協方差與相關係數 332
12.2.4 中心矩 333
12.2.5 分布函式的統計量 334
12.3 逆分布函式及隨機數生成 335
12.3.1 逆分布函式 335
12.3.2 隨機數生成 336
實例12-1 隨機數生成 337
12.4 參數估計 338
實例12-2 參數估計實例 341
實例12-3 統計圖實例 345
12.5 假設檢驗 346
12.5.1 單個正態總體均值的檢驗 346
實例12-4 單個正態總體均值假設
檢驗實例 348
12.5.2 兩個正態總體均值差的
檢驗 348
實例12-5 兩個正態總體均值差
假設檢驗實例 349
12.6 回歸分析 350
12.6.1 一元線性回歸分析 350
實例12-6 一元線性回歸分析實例 351
12.6.2 多元線性回歸分析 352
實例12-7 多元線性回歸分析
實例 352
12.7 綜合實例 353
實例12-8 岩石成分分析模型 353
實例12-9 槲寄生問題 354
第13章 數值積分及複變函數 356
13.1 數值積分 356
13.1.1 中點公式 357
13.1.2 Newton-Cotes公式 357
13.1.3 Gauss求積公式 359
13.1.4 三角形上的求積公式 360
13.1.5 MATLAB提供的求積函式 361
實例13-1 數值積分公式比較 363
13.2 複變函數 364
13.2.1 複變函數的極限求導和
積分 364
13.2.2 複變函數的Taylor展開 365
13.2.3 複變函數圖像 366
13.2.4 留數 366
實例13-2 複變函數留數的計算及
套用 367
13.3 綜合實例 368
實例13-3 複變函數洛朗展開 368
實例13-4 三角形上的積分實例 369
第14章 有限元分析法 371
14.1 格線生成 371
14.1.1 格線生成工具 372
14.1.2 數據保存 373
實例14-1 格線生成實例 374
14.2 協調元 375
實例14-2 協調元實例 376
14.3 非協調元 378
實例14-3 非協調元實例 378
14.4 離散格式 380
14.5 構造線性方程組 381
實例14-4 構造線性方程組實例 381
14.6 線性方程組求解及誤差分析 384
實例14-5 線性方程組求解及誤差
分析實例 384
14.7 綜合實例 386
實例14-6 變係數泊松方程有限元
求解 386
實例14-7 求解Helmholtz方程 388
第15章 工程實例 390
15.1 特徵值問題求解 390
15.1.1 格線生成 390
15.1.2 離散格式 391
15.1.3 線性方程組特徵值問題求
解及誤差 392
15.1.4 程式實現 393
實例15-1 特徵值問題求解程式 393
15.2 對流擴散方程求解 395
15.2.1 格線生成 396
15.2.2 離散格式 397
15.2.3 線性方程組求解及誤差 397
15.2.4 程式實現 398
實例15-2 對流擴散方程
求解程式 398
15.3 熱傳導方程求解 403
15.3.1 格線生成 403
15.3.2 離散格式 404
15.3.3 線性方程組的求解及誤差 405
15.3.4 程式實現 405
實例15-3 熱傳導方程
求解程式 405
第16章 C語言與MATLAB接口 411
16.1 從MATLAB中調用C函式 411
16.1.1 訪問MATLAB數組 411
16.1.2 編寫編譯連線C-MEX函式
的方法 419
16.1.3 C-MEX函式的編寫方法 421
實例16-1 MEX函式實例 423
16.2 MATLAB引擎 425
實例16-2 MATLAB引擎實例 428
16.3 與mat檔案交換數據 430
實例16-3 MAT程式實例 435
16.4 綜合實例 438
實例16-4 素數判斷 438
實例16-5 在C語言中調用MEX
函式 439
實例16-6 實現雙精度型實數矩陣乘法功能 442
