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MATLAB與科學計算（第3版） ( 簡體 字) |
| 作者：王沫然 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> Matlab |
| 譯者： |
| 出版社：電子工業出版社 |  3dWoo書號： 33661
詢問書籍請說出此書號！【缺書】
【不接受訂購】 |
| 出版日：10/1/2012 |
| 頁數：428 |
| 光碟數：0 |
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站長推薦：   |
| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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【不接受訂購】 | | ISBN：9787121180521 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言： 言
1．編寫目的
自MATLAB 4.0問世以來，MATLAB語言就成為了最具吸引力、應用最為廣泛的科學計算語言，2001年和2002年Mathworks公司相繼推出了強大的MATLAB升級版本MATLAB 6.0和MATLAB 6.5，使其在符號運算和圖形處理功能上進一步完善。如今，MATLAB已成為集數值計算功能、符號運算功能和圖形處理功能為一身的超級科學計算語言，可以說MATLAB語言是真正的21世紀的科學計算語言。除此之外，新版本的MATLAB還增強了它的應用工具箱，使MATLAB的應用面越來越廣，功能也越來越強大。
在國外，MATLAB不僅大量走入企業、各大公司和科研機構，而且在高等院校中，MATLAB也成為大學生們必不可少的計算工具，甚至是從本科生到博士生都必須掌握的一項基本技能。在我國，MATLAB之風已在各大高等院校悄然興起，越來越多的人開始關注和使用MATLAB，許多專業已把MATLAB作為基本計算工具。針對這種情況，作者旨在全面地介紹MATLAB的主要功能——科學計算及其可視化，以及它在計算方法、復變函數、概率統計、優化處理和偏微分方程求解等領域中的應用，使MATLAB真正成為不同專業的學生及科研、工程技術人員所普遍認可的科學計算工具。
鑒于如上原因，筆者很久以來就一直致力于MATLAB的推廣工作，而且曾于1999年編寫過一本《MATLAB 5.x與科學計算》，獲得了廣大讀者的好評。但由于當時出版條件有限，對MATLAB的基本功能介紹還顯不足，很多熱心的讀者也曾經通過電子郵件詢問過此類問題，并希望在新的版本中看到更詳盡的介紹。2001年，在電子工業出版社的幫助下，配合MATLAB 6.0軟件的產生，又推出了《MATLAB 6.0與科學計算》一書，該書應讀者的要求，補充了MATLAB基本功能的系統介紹，同時繼承了原書的實用性風格，一經出版就獲得了廣大讀者的一致好評，很多大學、研究所和企業還將此書作為MATLAB的教材和科學計算的輔助教材。2003年，應讀者需求在原書的基礎上增加了動畫實現、程序接口以及Simulink建模等內容，實現了對MATLAB全功能的系統介紹。2004年以后，Mathworks公司每半年推出MATLAB 的更新版本。如今，在《MATLAB 與科學計算》（第1版）出版后的十多年時間里，筆者總結了來自熱心讀者的好的建議，并將在新版圖書中有所體現，希望能給讀者一個滿意的答復。
2．內容框架
本書基于MATLAB的最新版本，全面系統地介紹了它的數值計算、符號運算和圖形處理等功能，讓讀者對MATLAB的強大功能有基本了解，同時深入科學計算內部，較為詳盡地講述了MATLAB在計算方法、復變函數、概率統計、最優化問題、偏微分方程解法以及動態仿真等領域中的應用。
全書按內容共分12章。
第1章安裝及使用前的準備 主要介紹MATLAB的概況、桌面平臺、幫助系統及其搜索路徑與擴展，使讀者在使用MATLAB之前對使用環境有個整體的認識。
第2章數值計算功能 包括MATLAB的數據類型、向量及其運算、矩陣及其運算、數組及其運算和多項式運算等幾部分內容。
第3章符號運算功能 將向讀者全面介紹MATLAB的符號運算功能，主要包括符號表達式和符號矩陣的建立及其基本運算、符號微積分、符號代數方程求解以及符號微分方程求解。此外，還介紹了一種使用方便的“圖示化函數計算器”。
第4章圖形處理功能 將介紹圖形處理的基本功能及高級功能，包括二維、三維甚至四維圖形的繪制、圖形處理的基本和高級技術、圖形窗口的控制、句柄圖形、圖形用戶界面（GUI）的處理方法以及動畫顯示的方法。
第5章程序設計 將向讀者介紹MATLAB語言的開放性程序設計，讀者可依其簡單的規則編制屬于自己的程序函數庫。
第6章應用程序接口 主要介紹使用MATLAB在科學計算應用中與FORTRAN及C等高級語言接口的問題，并增加創建獨立應用程序的內容。
第7章MATLAB在計算方法中的應用 結合大學的計算方法課程，詳盡地講解MATLAB在插值與擬合、微積分、線性方程組解法、非線性方程組解法、特征值問題及常微分方程解法等方面的應用，且給出眾多例子和例程。
第8章MATLAB在復變函數中的應用 著重介紹利用MATLAB內部功能函數來解決復數領域中的一些問題，如復數的基本運算、復矩陣的各種函數運算、留數的計算及解析函數的Taylor展開。另外，還延伸講了一些可能用到的Laplace變換、Fourier變換等重要運算。
第9章MATLAB在概率統計中的應用 將為那些苦于實驗數據處理統計的人打開方便之門。本章介紹如何用MATLAB處理諸如數學期望值、方差、協方差、相關系數、參數估計、置信區間計算、假設檢驗、方差分析及回歸診斷等問題，還介紹了統計圖方面的內容。
第10章MATLAB在運籌優化問題中的應用 將介紹一個熱門和實用的問題——最優化問題。主要介紹以下處理問題的方法：線性優化、二次優化、非線性無約束優化與約束優化、最小二乘優化等，有很大的現實意義。
第11章MATLAB在偏微分方程解法中的應用 將對力學、熱傳導和波形傳遞等問題中的偏微分方程在MATLAB中的求解方法做簡單介紹，使讀者對這些基本問題可以很快地掌握其解決方法，為更深入的研究打下基礎。
第12章MATLAB在建模仿真中的應用 主要對Simulink的使用方法、程序設計以及一些高級應用知識進行系統的介紹。
3．本書的特點
內容系統、全面
本書對最新版的MATLAB 的科學計算功能做了詳盡的介紹，這在國內外出版物中還不多見。且本書沒有局限于對MATLAB命令的簡單介紹，而是結合不同層次的高校教學中的數學課程，做到有的放矢，適應面廣。
緊密結合理論、算法語言及MATLAB實現
介紹理論、算法并非本書的目的，然而在一些問題上只有緊密結合三者才能使讀者對MATLAB有更全面、準確的認識。
算例多、應用性強
本書提供了眾多的算例，特別是在第7章以后，許多算例是來自各大學教材及講義的習題或作業，因此對各層次的學生來說，適用性和實用性更強。
基于MATLAB最新版，對主要命令各版本兼顧
筆者是從MATLAB 4.0開始使用MATLAB的，因此，對不同版本的主要命令比較熟悉。在本書寫作中，盡可能多地標注出不同版本之間的異同之處，以供各種版本的用戶使用。
命令查詢方便
本書還提供了主要函數命令的索引和注釋，是學習MATLAB的好幫手。
4．致謝
筆者自學會使用MATLAB之日起，就一直致力于MATLAB在中國的推廣工作。后經幾位老師指導，終于可在數學上初窺門徑。能夠寫成此書，需要感謝數學分析、數值分析、線性代數、統計學、運籌學、計算機仿真學以及大規模數學優化等課程老師的教導。特別感謝清華大學的李志信、梁新剛、顧麗珍、白峰杉、高策里、李海中等幾位教授和所有支持此書編寫的老師。
能夠完成此書，離不開我的父母、岳父母以及妻兒給我的支持和鼓勵，在此向他們表示感謝；也希望最新版的出版能夠告慰父親的在天之靈。
筆者要特別感謝電子工業出版社計算機圖書分社社長郭立編輯，正是她在2001年敏銳的挖掘和發現，才使這本書能夠以嶄新的面貌展現給讀者；感謝張立紅編輯對本書前兩版的精心雕琢，感謝張月萍編輯對最新版圖書的辛勤組織和潤色。沒有三位編輯的大力幫助，很難讓我在繁忙的科研教學之余完成這樣一個嚴肅而艱巨的任務。
最后還要衷心感謝關心和喜歡本書的可愛讀者們！熱愛MATLAB是我撰寫這樣一本教材工具書的初動力，而讀者的欣賞、支持和鼓勵則是我堅持不斷完善該書的持久推動力。當我遠渡重洋在美國多次遇到同學、同事打開行李箱拿出僅有的一本或有限的幾本參考書中有我所編寫的這本書時，當我看到他們偶然發現他們珍藏的參考書的作者就在眼前那種驚詫的眼神時，我清晰地感覺到我內心深處不僅僅有成就感，更多的可能還是責任感和那份沉甸甸。更讓我欣喜的是讀者來信，讓我從抱怨和批評中得到靈感，從贊揚和感謝中獲取堅持。
本書旨在推廣MATLAB語言，倘若讀者能從本書中有所裨益的話，實屬筆者之幸。由于水平有限，錯誤及不當之處在所難免，懇請讀者指正。
作者 王沫然
（moral@tsinghua.org.cn）于清華園 |
內容簡介：本書從高校數學課程的教學出發，結合了科學研究和工程計算的實際，系統詳細地介紹了MATLAB語言的強大功能及其在科學計算領域中的應用。本書前兩版出版之后受到了廣大讀者的一致好評，應熱心讀者的要求，第3版完善了數據可視化、統計優化以及建模仿真等內容，增加了例題，以適應各層次讀者的不同需求。 |
目錄：第1章 安裝及使用前的準備 1
1.1 MATLAB簡介 1
1.1.1 21世紀的科學計算語言 1
1.1.2 MATLAB的發展歷史 3
1.1.3 MATLAB的應用和網上資源 4
1.2 MATLAB的桌面平臺 5
1.2.1 啟動MATLAB 5
1.2.2 桌面平臺 5
1.3 幫助系統 8
1.3.1 聯機幫助系統 8
1.3.2 命令窗口查詢幫助 10
1.3.3 聯機演示系統 12
1.3.4 常用的命令和技巧 14
1.4 MATLAB的搜索路徑與擴展 15
1.4.1 MATLAB的搜索路徑 15
1.4.2 擴展MATLAB的搜索路徑 16
第2章 數值計算功能 18
2.1 MATLAB的數據類型 18
2.1.1 變量與常量 18
2.1.2 數字變量 20
2.1.3 字符串 22
2.1.4 矩陣 25
2.1.5 單元型變量 25
2.1.6 結構型變量 28
2.2 向量及其運算 30
2.2.1 向量的生成 30
2.2.2 向量的基本運算 32
2.2.3 點積、叉積及混合積的實現 32
2.3 矩陣及其運算 33
2.3.1 矩陣的生成 34
2.3.2 矩陣的基本數學運算 35
2.3.3 矩陣的基本函數運算 40
2.3.4 矩陣分解函數 46
2.3.5 特殊矩陣的生成 48
2.3.6 矩陣的一些特殊操作 50
2.4 數組及其運算 54
2.4.1 基本數組運算 54
2.4.2 數組函數運算 56
2.4.3 數組邏輯運算 56
2.5 多項式運算 58
2.5.1 多項式的表示方法 58
2.5.2 多項式運算 59
第3章 符號運算功能 63
3.1 符號表達式的生成 64
3.2 符號和數值之間的轉換 65
3.3 符號函數的運算 66
3.3.1 復合函數運算 66
3.3.2 反函數運算 67
3.4 符號矩陣的創立 68
3.4.1 使用sym函數直接創建符號矩陣 68
3.4.2 用創建子陣的方法創建符號矩陣 68
3.4.3 將數值矩陣轉化為符號矩陣 68
3.4.4 符號矩陣的索引和修改 69
3.5 符號矩陣的運算 69
3.5.1 基本運算 69
3.5.2 矩陣分解 71
3.5.3 矩陣的空間運算 72
3.5.4 符號矩陣的簡化 73
3.6 符號微積分 75
3.6.1 符號極限 75
3.6.2 符號積分 76
3.6.3 符號微分和差分 77
3.7 符號代數方程求解 79
3.7.1 線性方程組的符號解法 79
3.7.2 非線性方程的符號解法 79
3.8 符號微分方程求解 80
3.9 符號函數的二維圖 81
3.9.1 符號函數的簡易繪圖函數ezplot 81
3.9.2 繪制函數圖函數fplot 82
3.10 圖示化函數計算器 82
3.10.1 輸入框的控制操作 83
3.10.2 命令按鈕的操作 83
第4章 圖形處理功能 86
4.1 二維圖形 86
4.1.1 基本繪圖命令 86
4.1.2 特殊的二維圖形函數 90
4.2 三維圖形 94
4.2.1 基本繪圖命令 95
4.2.2 特殊的三維圖形函數 99
4.3 四維表現圖 102
4.4 圖形處理的基本技術 103
4.4.1 圖形的控制 103
4.4.2 圖形的標注 106
4.4.3 圖形的保持與子圖 112
4.5 圖形處理的高級技術 114
4.5.1 顏色映像 114
4.5.2 視角與光照 120
4.5.3 圖像處理 124
4.5.4 圖形的輸出 127
4.6 圖形窗口 127
4.6.1 圖形窗口的菜單操作 127
4.6.2 圖形窗口的工具欄 129
4.7 句柄圖形 129
4.7.1 句柄圖形的層次結構 129
4.7.2 句柄的訪問 130
4.7.3 句柄的操作 131
4.8 圖形用戶界面操作GUI 135
4.8.1 GUI設計工具簡介 136
4.8.2 GUI向導設計 141
4.8.3 GUI程序設計 144
4.9 動畫 152
第5章 程序設計 155
5.1 M文件介紹 155
5.1.1 M文件的特點與形式 155
5.1.2 命令式文件 156
5.1.3 函數式文件 157
5.2 控制語句 158
5.2.1 循環語句 158
5.2.2 選擇語句 161
5.2.3 分支語句switch-case-otherwise 162
5.2.4 人機交互語句 163
5.3 函數變量及變量作用域 165
5.4 子函數與局部函數 167
5.5 程序設計的輔助函數 168
5.6 程序設計的優化 172
5.7 程序調試 173
5.7.1 M文件錯誤的種類 173
5.7.2 錯誤的識別 174
5.7.3 調試過程 174
5.8 M文件的調用記錄 176
5.9 函數句柄 177
5.9.1 函數句柄的創建和顯示 177
5.9.2 函數句柄的調用和操作 178
第6章 應用程序接口 180
6.1 應用程序接口介紹 180
6.1.1 MEX文件 180
6.1.2 MATLAB計算引擎 182
6.1.3 MAT文件 182
6.2 MEX文件的編輯與使用 182
6.2.1 C語言MEX文件 183
6.2.2 FORTRAN語言MEX文件 185
6.3 MATLAB計算引擎 186
6.3.1 C語言MATLAB計算引擎 186
6.3.2 FORTRAN語言MATLAB計算引擎 188
6.4 MAT文件的編輯與使用 190
6.4.1 MATLAB中的數據處理 190
6.4.2 C語言MAT文件 190
6.4.3 FORTRAN語言MAT文件 193
6.5 創建獨立應用程序 195
6.5.1 轉化為C/C++語言程序 195
6.5.2 創建獨立的可執行程序 197
6.6 與Word的接口——Notebook 198
6.6.1 Notebook的安裝與啟動 198
6.6.2 在Word中使用Notebook 199
第7章 MATLAB在計算方法中的應用 200
7.1 插值與擬合 200
7.1.1 Lagrange插值 200
7.1.2 Runge現象的產生和分段插值 201
7.1.3 Hermite插值 204
7.1.4 樣條插值 205
7.1.5 最小二乘法擬合 208
7.1.6 快速Fourier變換簡介 210
7.2 積分與微分 211
7.2.1 Newton-Cotes系列數值求積公式 212
7.2.2 Gauss求積公式 218
7.2.3 Romberg求積公式 221
7.2.4 Mote-Carlo方法簡介 222
7.2.5 符號積分 223
7.2.6 微分和差分 223
7.3 求解線性方程組 225
7.3.1 直接解法 225
7.3.2 迭代解法的幾種形式 228
7.3.3 線性方程組的符號解法 231
7.3.4 稀疏矩陣技術 232
7.4 求解非線性方程組 236
7.4.1 非線性方程的解法 236
7.4.2 方程組解法 240
7.4.3 非線性方程（組）的符號解法 243
7.5 特征值問題 243
7.5.1 特征值函數 243
7.5.2 廣義特征值分解 244
7.5.3 其他分解 245
7.6 常微分方程的解法 246
7.6.1 歐拉方法 246
7.6.2 Runge-Kutta方法 249
7.6.3 剛性問題的解 251
7.6.4 常微分方程的符號解 253
第8章 MATLAB在復變函數中的應用 254
8.1 復數和復矩陣的生成 254
8.1.1 復數的生成 254
8.1.2 創建復矩陣 254
8.2 復數的運算 255
8.2.1 復數的實部和虛部 255
8.2.2 共軛復數 255
8.2.3 復數的模和輻角 255
8.2.4 復數的乘除法 256
8.2.5 復數的平方根 256
8.2.6 復數的冪運算 256
8.2.7 復數的指數和對數運算 257
8.2.8 復數的三角函數運算 257
8.2.9 復數方程求根 257
8.3 留數 258
8.4 Taylor級數展開 259
8.5 Laplace變換及其逆變換 260
8.6 Fourier變換及其逆變換 261
第9章 MATLAB在概率統計中的應用 263
9.1 統計量的數字特征 263
9.1.1 簡單數學期望和幾種均值 263
9.1.2 數據比較 265
9.1.3 累積和累和 265
9.1.4 方差和標準差 265
9.1.5 偏斜度和峰度 266
9.1.6 協方差和相關系數 267
9.1.7 協方差矩陣 268
9.2 常用的統計分布量 269
9.2.1 給定分布下的期望和方差 269
9.2.2 概率密度函數 270
9.2.3 概率值函數（概率累積函數） 272
9.2.4 分值點函數（逆概率累積函數） 274
9.2.5 隨機數生成函數 275
9.3 參數估計 276
9.3.1 正態分布參數估計 277
9.3.2 指數最大似然參數估計 278
9.4 區間估計 279
9.4.1 Gauss-Newton法的非線性最小二乘數據擬合 279
9.4.2 非線性擬合和預測的交互圖形工具 279
9.4.3 非線性最小二乘預測的置信區間 279
9.4.4 非線性模型的參數置信區間 280
9.4.5 非負最小二乘 280
9.5 假設檢驗 280
9.5.1 單個總體N(,2)均值 的檢驗 280
9.5.2 兩個正態總體均值差的檢驗（t檢驗） 282
9.5.3 秩和檢驗 283
9.6 方差分析和回歸診斷 284
9.6.1 方差分析 284
9.6.2 回歸分析 286
9.7 統計圖 287
9.7.1 直方圖 287
9.7.2 角度扇形圖 288
9.7.3 正態分布圖 288
9.7.4 參考線 288
9.7.5 顯示數據采樣的盒圖 288
9.7.6 對離散圖形加最小二乘法直線 289
9.7.7 QQ圖 289
第10章 MATLAB在運籌優化問題中的應用 291
10.1 線性優化 292
10.2 二次優化 295
10.3 非線性無約束優化問題 296
10.3.1 fminbnd 297
10.3.2 fminsearch 298
10.3.3 fminunc 298
10.3.4 options選項 301
10.4 最小二乘優化問題 303
10.4.1 最小二乘優化 303
10.4.2 最小二乘曲線/面擬合 305
10.5 非線性約束問題優化 306
10.5.1 函數介紹 306
10.5.2 應用舉例 307
10.6 多任務“目標達到”問題的優化 309
10.7 非線性方程的優化解 311
第11章 MATLAB在偏微分方程解法中的應用 313
11.1 解簡單Poisson方程 313
11.2 解Helmholtz方程并研究反射波 314
11.2.1 Helmholtz方程的求解 314
11.2.2 反射波的可視化研究 316
11.3 最小表面問題求解 317
11.4 使用子區域分解法解FEM問題 317
11.5 求解熱傳導方程 319
11.6 求解波形傳遞問題 321
11.7 使用自適應網格求解點力方程問題 323
11.8 使用矩形柵格解Poisson方程 325
第12章 MATLAB在建模仿真中的應用 327
12.1 Simulink快速入門 327
12.1.1 Simulink與建模仿真 327
12.1.2 創建一個簡單模型 329
12.1.3 Simulink是如何工作的 330
12.1.4 創建一個復雜模型 333
12.2 運行仿真 338
12.2.1 使用窗口運行仿真 338
12.2.2 仿真參數的設置 340
12.3 模型的調試 344
12.3.1 Simulink調試器 344
12.3.2 在調試狀態下運行仿真 345
12.3.3 設置斷點 346
12.4 子系統及其封裝技術 346
12.4.1 Simulink子系統 346
12.4.2 壓縮子系統 347
12.4.3 子系統模塊 348
12.4.4 封裝技術概述 350
12.4.5 子系統到封裝模塊的轉化 350
12.4.6 查看封裝和解封裝 351
12.5 回調 352
12.5.1 回調函數的介紹 352
12.5.2 基于回調的圖形用戶界面 353
12.6 S函數 354
12.6.1 什么是S函數 354
12.6.2 S函數模塊 354
12.6.3 S函數是如何工作的 355
12.6.4 S函數中的幾個概念 356
12.6.5 S函數動畫 359
12.7 高級應用 363
12.7.1 算法選擇 363
12.7.2 解法參數設置 365
12.7.3 代數環 367
12.7.4 改善仿真性能及精度 372
附錄A MATLAB的設置 374
A.1 通用屬性設置（General） 375
A.2 顏色屬性設置（Colors） 375
A.3 命令窗口屬性設置（Command Window） 376
A.4 編輯調試屬性設置（Editor/Debugger） 377
A.5 幫助屬性設置（Help） 377
A.6 當前文件夾屬性設置（Current Folder） 378
A.7 工作空間屬性設置（Workspace） 378
A.8 變量編輯器屬性設置（Variable Editor） 379
A.9 GUIDE屬性設置（GUIDE） 379
A.10 圖形復制屬性設置（Figure Copy Template） 380
附錄B 主要函數命令注釋 382
B.1 一般函數命令 382
B.2 運算符與運算 383
B.3 參數選擇 384
B.4 數據類型和結構 385
B.5 數據分析和Fourier變換 386
B.6 基本矩陣和矩陣操作 387
B.7 基本數學函數 388
B.8 矩陣函數 389
B.9 稀疏矩陣 390
B.10 專用數學函數 391
B.11 時間函數 392
B.12 二維圖 393
B.13 圖形句柄 393
B.14 特殊圖形 394
B.15 三維圖 396
B.16 插值和多項式 397
B.17 語言程序設計 398
B.18 文件輸入/輸出函數 399
B.19 字符串函數 400
B.20 符號數學工具箱 400
B.21 統計工具箱 402
B.22 最優化工具箱 405
B.23 常微分方程解法（ODE） 406
附錄C Simulink主要庫和庫函數介紹 407
參考文獻 411 |
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