《MATLAB基础与工程应用(最新版)》全面、系统地介绍了MATLAB的基础知识及其在工程实际中的应用,可使用户快速、轻松地掌握这个功能强大的软件。
本书共分为10章,第1~6章主要讲解MATLAB的基础知识,包括MATLAB的相关概述、数据类型与运算、数值分析、符号运算、控制语句及其绘图功能等;第7、8章介绍MATLAB的扩展功能,主要包括Simulink与GUI;第9、10章以MATLAB的应用为主,介绍了MATLAB在方程的求解、优化设计、控制系统、信号等处理领域的应用。
本书内容丰富、条理清晰、语言精练,讲解循序渐进,适合MATLAB的初学者、相关专业本科生和研究生阅读,也可作为广大科研工作人员的参考用书。
理论与实践并重、站在工程与科技的前沿 取材科学,结构严谨 科学计算的最新技术 MATLAB应用最佳手册
MATLAB 是MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写,是由美国MathWorks公司开发的一套数学工具软件。虽然问世时间长,却以其出色的数值计算能力和强大的图形图像处理功能而深受广大科研工作者及工程技术人员的青睐。作为一种工程计算和数值分析软件,MATLAB拥有功能全面的函数库。它将大量复杂的函数封装起来,使用户摆脱了传统的程序设计模式,不必为如何实现复杂的函数而浪费宝贵的时间,从而将主要精力投入到构建模型等更为关键的工作中,大大提高了工作效率。目前,MATLAB已发展成为国际公认的优秀数学应用软件之一,与Mathematica、Maple并称为三大数学软件。在数学类科技应用软件中,其在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
随着MATLAB在各个工程领域应用的日益广泛,在生活中处处可见其身影。MATLAB的功能越来越强大,包含的工具箱也越来越多。它具有其他高级语言难以比拟的一些优点,如编写简单、编程效率高、易学易懂等,因此MATLAB语言也被通俗地称为演算纸式的科学算法语言。在控制、通信、信号处理及科学计算等领域中,MATLAB已经被普遍认可为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工具软件。掌握了MATLAB,就好比掌握了开启这些专业领域大门的钥匙。
本书以MATLAB为引导线,全面、系统地向读者展示了这个功能强大的软件,其内容简单、实用、易学、易懂。在讲解过程中结合了大量的示例,让读者既可以对MATLAB有一个直观的认识,也可以学以致用,自己按照示例动手演练。实践证明,读者可通过本书对MATLAB的介绍,在几十分钟内掌握MATLAB的基础知识,几个小时便能初步掌握其使用方法,从而能够进行高效率而富有创造性的计算,应用MATLAB完成各种实践应用。
本书充分体现了应用型教育的特点,学习本书可提高学生分析及解决问题的能力,其具有以下特点。
(1)以MATLAB为基础,深入浅出地对其展开全面介绍。
(2)内容丰富、全面,示例精巧,条理清晰、指导性强。
(3)语言表达简洁精炼、可读性强,学习起来十分轻松、快捷。
(4)重点突出,目的明确。立足基本理论,面向应用技术,以必须、够用为尺度,以掌握概念、强化应用为重点,加强理论知识和实际应用的统一。
本书共分为10章。第1章简单地介绍了MATLAB的基础知识,主要包括MATLAB的概述、MATLAB的工作界面等内容;第2章介绍了MATLAB的数据与运算,重点讲解了MATLAB的运算符号、矩阵运算等内容。第3章系统地介绍了MATLAB的数值分析,包括数据类型、复数、多项式及其运算等内容;第4章介绍了MATLAB的符号运算,主要包括符号对象、符号微积分、符号方程求解等内容;第5章深入浅出地介绍了MATLAB程序设计,主要包括MATLAB控制语句、M文件等内容;第6章对MATLAB的绘图功能展开介绍,主要包括MATLAB二维绘图与三维绘图等内容;第7、8章介绍了MATLAB的扩展功能,主要包括Simulink仿真技术以及MATLA的图形用户界面这两个工具箱;第9章介绍了MATLAB在方程中的求解应用,包括MATLAB在线性、非线性、微分及偏微分方程中的求解等内容;第10章介绍了MATLAB在其他领域中的应用,主要包括MATLAB在最优化、控制系统及数学信号中的应用等内容。
本书可以作为广大在校本科生和研究生的学习用书,也可以作为广大科研人员、学者、工程技术人员的参考用书。
本书由张德丰、雷晓平、周燕编著,其他参与本书编写的还有周灵、崔如春、杨跃武、周燕、周品、赵新芬、赵书梅、栾颖、刘志为、张欢。
由于时间仓促,加之作者水平有限,错误和疏漏之处在所难免。在此,诚恳地期望得到各领域专家和广大读者的批评指正。
编 者
第1章 MATLAB基础
1.1 MATLAB概述
1.1.1 MATLAB的特点与功能
1.1.2 MATLAB产品族
1.2 MATLAB的安装与激活
1.3 MATLAB的工作界面
1.3.1 命令窗口
1.3.2 命令历史窗口
1.3.3 工作空间
1.3.4 当前目录浏览器
1.4 帮助窗口
1.4.1 联机帮助系统
1.4.2 命令窗口查询帮助系统
1.5 快捷了解MATAB
1.5.1 通过命令行程序了解MATLAB
1.5.2 通过绘图了解MATLAB
1.5.3 通过M文件的编写了解MATLAB
1.5.4 通过GUI了解MATLAB
1.5.5 通过Simulink仿真了解MATLAB
第2章 MATLAB的数据与运算
2.1 MATLAB的数据类型
2.1.1 常量与变量
2.1.2 MATLAB的运算符号
2.1.3 数组的创建
2.1.4 矩阵的创建
2.1.5 矩阵的拆分
2.2 矩阵的运算
2.2.1 矩阵的算术运算
2.2.2 矩阵的翻转与旋转
2.2.3 矩阵的提取
2.2.4 矩阵的集合
2.3 特殊矩阵
2.4 矩阵的求值
2.4.1 方阵的行列式
2.4.2 矩阵的特征值
2.4.3 矩阵的秩运算
2.4.4 矩阵的迹及伪逆
2.4.5 条件数运算
2.4.6 向量和矩阵的范数
2.5 矩阵的分解
2.5.1 三角分解
2.5.2 正交分解
2.5.3 Cholesky分解
2.5.4 特征值分解
2.5.5 奇异值分解
2.6 稀疏矩阵
2.6.1 稀疏矩阵的存储与创建
2.6.2 稀疏矩阵的运算
2.6.3 稀疏矩阵的分解
2.6.4 稀疏矩阵的特征值
第3章 MATLAB的数值分析
3.1 数据类型
3.1.1 字符串
3.1.2 元胞数组
3.1.3 结构数组
3.2 复数及其运算
3.2.1 复数表示法
3.2.2 复数绘图
3.2.3 复数的基本运算
3.2.4 留数的基本运算
3.3 多项式与其运算
3.3.1 多项式的创建
3.3.2 多项式的算术运算与求导
3.3.3 多项式的求值与求根
3.3.4 多项式的微积分
3.3.5 多项式部分分式展开
3.4 衄线拟合与插值
3.4.1 曲线拟合
……
第4章 MATLAB的符号运算
第5章 MATLAB程序设计
第6章 MATLAB的图形绘制
第7章 Simulink仿真技术
第8章 MATLAB的图形用户界面
第9章 MATLAB在方程中的求解
第10章 MATLAB综合应用实例