本書從高校數(shù)學課程的教學出發(fā),結合科學研究和工程計算的實際,系統(tǒng)詳細地介紹了MATLAB語言的強大功能及其在科學計算領域中的應用。本書的前身——《MATLAB與科學計算》作為工具書已出版3版,受到了廣大讀者的一致好評;為了適應高校的教學需求,本書在內容上做了調整,增加了課后習題和例題,以適應教學和課程學習的不同需求。本書可作為MATLAB的教學用書,也可作為高等數(shù)學、線性代數(shù)、計算方法、復變函數(shù)、概率統(tǒng)計、數(shù)學規(guī)劃等課程的教學輔導書,還可作為科研人員及工程計算人員學習和使用MATLAB的工具書。
2004.10-2006.02 美國約翰霍普金斯大學機械工程系,博士后 (Postdoctoral Fellow) 2006.03-2008.05 美國加州大學戴維斯分校生物與農工系,博士后 (Research Associate) 2008.05-2011.05 美國洛斯阿洛莫斯國家實驗室,奧本海默研究員 (Oppenheimer Fellow) 2007.01-至今 美國約翰霍普金斯大學,訪問科學家 (Visiting Scientist),兼職 2011.03-至今 清華大學航天航空學院工程力學系,教授
目 錄 第1章 緒論11.1 MATLAB簡介11.1.1 21世紀的科學計算語言11.1.2 MATLAB的發(fā)展歷史31.1.3 MATLAB的應用和網上資源31.2 MATLAB的桌面平臺41.2.1 啟動MATLAB41.2.2 桌面平臺41.3 幫助系統(tǒng)71.3.1 聯(lián)機幫助系統(tǒng)71.3.2 命令窗口查詢幫助91.3.3 聯(lián)機演示系統(tǒng)111.3.4 常用的命令和技巧121.4 MATLAB的搜索路徑與擴展131.4.1 MATLAB的搜索路徑141.4.2 擴展MATLAB的搜索路徑15第2章 數(shù)值計算功能172.1 MATLAB的數(shù)據類型172.1.1 變量與常量172.1.2 數(shù)字變量182.1.3 字符串212.1.4 矩陣242.1.5 單元型變量242.1.6 結構型變量262.2 向量及其運算282.2.1 向量的生成282.2.2 向量的基本運算302.2.3 點積、叉積及混合積的實現(xiàn)302.3 矩陣及其運算312.3.1 矩陣的生成312.3.2 矩陣的基本數(shù)學運算322.3.3 矩陣的基本函數(shù)運算382.3.4 矩陣分解函數(shù)432.3.5 特殊矩陣的生成452.3.6 矩陣的一些特殊操作472.4 數(shù)組及其運算502.4.1 基本數(shù)組運算502.4.2 數(shù)組函數(shù)運算522.4.3 數(shù)組邏輯運算522.5 多項式運算542.5.1 多項式的表示方法542.5.2 多項式運算55習題58第3章 符號運算功能653.1 符號表達式的生成663.2 符號和數(shù)值之間的轉換673.3 符號函數(shù)的運算683.3.1 復合函數(shù)運算683.3.2 反函數(shù)的運算693.4 符號矩陣的創(chuàng)立693.4.1 使用sym函數(shù)直接創(chuàng)建符號 矩陣693.4.2 用創(chuàng)建子陣的方法創(chuàng)建符號 矩陣693.4.3 將數(shù)值矩陣轉化為符號矩陣703.4.4 符號矩陣的索引和修改703.5 符號矩陣的運算703.5.1 基本運算703.5.2 矩陣分解723.5.3 矩陣的空間運算733.5.4 符號矩陣的簡化743.6 符號微積分763.6.1 符號極限763.6.2 符號積分773.6.3 符號微分和差分773.7 符號代數(shù)方程求解793.7.1 線性方程組的符號解法793.7.2 非線性方程的符號解法803.8 符號微分方程求解813.9 符號函數(shù)的二維圖813.9.1 符號函數(shù)的簡易繪圖函數(shù) ezplot813.9.2 繪制函數(shù)圖函數(shù)fplot823.10 圖示化函數(shù)計算器833.10.1 輸入框的控制操作833.10.2 命令按鈕的操作84習題85第4章 圖形處理功能894.1 二維圖形894.1.1 基本繪圖命令894.1.2 特殊的二維圖形函數(shù)934.2 三維圖形984.2.1 基本繪圖命令984.2.2 特殊的三維圖形函數(shù)1024.3 四維表現(xiàn)圖1054.4 圖形處理的基本技術1064.4.1 圖形的控制1064.4.2 圖形的標注1094.4.3 圖形的保持與子圖1154.5 圖形處理的高級技術1164.5.1 顏色映像1164.5.2 視角與光照1224.5.3 圖像處理1274.5.4 圖形的輸出1294.6 圖形窗口1294.6.1 圖形窗口的菜單操作1294.6.2 圖形窗口的工具欄1304.7 句柄圖形1314.7.1 句柄圖形的層次結構1314.7.2 句柄的訪問1324.7.3 句柄的操作1324.8 圖形用戶界面操作GUI1374.8.1 GUI設計工具簡介1374.8.2 GUI向導設計1434.8.3 GUI程序設計1464.9 動畫153習題155第5章 程序設計1615.1 M文件介紹1615.1.1 M文件的特點與形式1615.1.2 命令式文件1625.1.3 函數(shù)式文件1635.2 控制語句1645.2.1 循環(huán)語句1645.2.2 選擇語句1665.2.3 分支語句switch-case- otherwise1675.2.4 人機交互語句1685.3 函數(shù)變量及變量作用域1705.4 子函數(shù)與局部函數(shù)1725.5 程序設計的輔助函數(shù)1735.6 程序設計的優(yōu)化1765.7 程序調試1775.7.1 M文件錯誤的種類1775.7.2 錯誤的識別1785.7.3 調試過程1795.8 M文件的調用記錄1805.9 函數(shù)句柄1815.9.1 函數(shù)句柄的創(chuàng)建和顯示1815.9.2 函數(shù)句柄的調用和操作182習題182第6章 應用程序接口1896.1 應用程序接口介紹1896.1.1 MEX文件1896.1.2 MATLAB計算引擎1906.1.3 MAT文件1916.2 MEX文件的編輯與使用1916.2.1 C語言MEX文件1916.2.2 FORTRAN語言MEX文件1946.3 MATLAB計算引擎1946.3.1 C語言MATLAB計算引擎1946.3.2 FORTRAN語言MATLAB 計算引擎1966.4 MAT文件的編輯與使用1986.4.1 MATLAB中的數(shù)據處理1986.4.2 C語言MAT文件1986.4.3 FORTRAN語言MAT文件2016.5 創(chuàng)建獨立應用程序2036.5.1 轉化為C/C++語言程序2046.5.2 創(chuàng)建獨立的可執(zhí)行程序205習題206第7章 MATLAB在計算方法中的應用2077.1 插值與擬合2077.1.1 Lagrange插值2077.1.2 Runge現(xiàn)象的產生和分段 插值2087.1.3 Hermite插值2117.1.4 樣條插值2127.1.5 最小二乘法擬合2157.1.6 快速Fourier變換簡介2177.2 積分與微分2197.2.1 Newton-Cotes系列數(shù)值求積 公式2197.2.2 Gauss 求積公式2267.2.3 Romberg求積公式2287.2.4 Monte-Carlo方法簡介2297.2.5 符號積分2307.2.6 微分和差分2307.3 求解線性方程組2327.3.1 直接解法2327.3.2 迭代解法的幾種形式2347.3.3 線性方程組的符號解法2387.3.4 稀疏矩陣技術2397.4 求解非線性方程組2437.4.1 非線性方程的解法2437.4.2 方程組解法2477.4.3 非線性方程(組)的符號 解法2497.5 特征值問題2497.5.1 特征值函數(shù)2497.5.2 廣義特征值分解2507.5.3 其他分解2517.6 常微分方程的解法2527.6.1 歐拉方法2527.6.2 Runge-Kutta方法2557.6.3 剛性問題的解2577.6.4 常微分方程的符號解259習題259第8章 MATLAB在復變函數(shù)中的應用2658.1 復數(shù)和復矩陣的生成2658.1.1 復數(shù)的生成2658.1.2 創(chuàng)建復矩陣2658.2 復數(shù)的運算2668.2.1 復數(shù)的實部和虛部2668.2.2 共軛復數(shù)2668.2.3 復數(shù)的模和輻角2668.2.4 復數(shù)的乘除法2668.2.5 復數(shù)的平方根2678.2.6 復數(shù)的冪運算2678.2.7 復數(shù)的指數(shù)和對數(shù)運算2678.2.8 復數(shù)的三角函數(shù)運算2678.2.9 復數(shù)方程求根2688.3 留數(shù)2688.4 Taylor級數(shù)展開2698.5 Laplace變換及其逆變換2708.6 Fourier變換及其逆變換272習題273第9章 MATLAB在概率統(tǒng)計中的應用2759.1 統(tǒng)計量的數(shù)字特征2759.1.1 簡單數(shù)學期望和幾種均值2759.1.2 數(shù)據比較2769.1.3 累積與累和2779.1.4 方差和標準差2779.1.5 偏斜度和峰度2789.1.6 協(xié)方差和相關系數(shù)2799.1.7 協(xié)方差矩陣2809.2 常用的統(tǒng)計分布量2809.2.1 給定分布下的期望和方差2809.2.2 概率密度函數(shù)2829.2.3 概率值函數(shù)(概率累積函數(shù))2849.2.4 分值點函數(shù)(逆概率累積 函數(shù))2859.2.5 隨機數(shù)生成函數(shù)2869.3 參數(shù)估計2879.3.1 正態(tài)分布參數(shù)估計2879.3.2 指數(shù)最大似然參數(shù)估計2899.4 區(qū)間估計2899.4.1 Gauss-Newton法的非線性