全书以MATLAB 2020为基础，结合高等学校的教学任务和计算科学的应用，详细讲解了数学计算和仿真分析的各种方法和技巧，力争让学生与零基础读者最终脱离书本，将所学知识应用于工程实践中。
本书主要内容包括MATLAB基础知识，程序设计基础，二维图形、三维图形绘制，图像绘制，数列、级数与极限计算，符号运算，积分计算，微分方程，图形用户界面设计，Simulink仿真基础，MATLAB联合编程，优化设计，供应中心选址设计实例，数字低通信号频谱分析设计实例，函数最优化解设计实例等。本书内容覆盖数学计算与仿真分析的各个方面，既有MATLAB基本函数的介绍，又有用MATLAB编写的计算程序，以及利用函数解决不同数学应用问题的方案等。
本书既可作为MATLAB初学者的入门用书，又可作为相关工程技术人员、大学生、研究生的工具书。
620分钟同步教学视频，325个实战案例分析，提供源文件。
·作者实力雄厚
本书由著名CAD/CAM/CAE图书出版专家胡仁喜博士指导，大学资深专家教授团队执笔编写。作者总结自己多年的设计经验及教学心得体会，力求在本书中全面细致地展现MATLAB 在工程分析与数学计算应用领域的各种功能和使用方法。
·实例专业典型
本书中的很多实例本身就是工程分析与数学计算项目案例，这些案例经过作者的精心提炼和改编，不仅保证了读者能够学好知识点，更重要的是能帮助读者掌握实际的操作技能。
·注重实操技能
本书从全面提升读者的MATLAB工程分析与数学计算能力角度出发，结合大量的案例来讲解如何利用MATLAB进行工程分析与数学计算，让读者真正掌握计算机辅助工程分析与数学计算。
·内容全面深入
“秀才不出门，能知天下事”，读者只要有本书在手，MATLAB数学计算与工程分析知识便能全精通。本书不仅有透彻的讲解，还有丰富的实例供读者演练，能够帮助读者找到一条学习MATLAB的终南捷径。
·实现知行合一
本书提供了使用MATLAB解决数学问题的实践性指导，它基于MATLAB 2020a版本，内容由浅入深，特别是对每一条命令的调用格式都做了详细的说明，并为读者提供了大量的例题，这对于初学者自学很有帮助。本书还对数学中的一些知识如优化理论与算法及概率问题、数理统计问题等各种数学问题进行了较为详细的介绍，因此，本书也可作为科技工作者的科学计算工具书。
槐创锋，博士，华东交通大学机械工程系副教授。主要从事机械工程相关专业教学和科研工作，主持和参与省部级科研项目20多项，发表SEI等高水平论文50多篇，并出版著作20多部。
第 1章 MATLAB基础知识 1
1.1 MATLAB中的科学计算概述 1
1.1.1 MATLAB的发展历程 1
1.1.2 MATLAB系统 2
1.2 MATLAB 2020的工作界面 3
1.2.1 标题栏 3
1.2.2 功能区 4
1.2.3 工具栏 4
1.2.4 命令行窗口 4
1.2.5 命令历史记录窗口 6
1.2.6 当前文件夹窗口 7
1.2.7 工作区窗口 8
1.2.8 图像窗口 11
1.3 MATLAB命令的组成 11
1.3.1 基本符号 12
1.3.2 功能符号 13
1.3.3 常用命令 14
1.3.4 基本数学函数 16
1.4 M文件 16
1.4.1 命令式文件 17
1.4.2 函数式文件 19
第 2章 程序设计基础 20
2.1 数据类型 20
2.1.1 变量与常量 20
2.1.2 数值 22
2.1.3 字符串 26
2.1.4 向量 29
2.1.5 矩阵 32
2.1.6 单元型变量 37
2.1.7 结构型变量 40
2.2 运算符 41
2.2.1 算术运算符 41
2.2.2 关系运算符 42
2.2.3 逻辑运算符 42
2.3 数值运算 42
2.3.1 矩阵运算 42
2.3.2 向量运算 49
2.4 MATLAB的帮助系统 52
2.4.1 联机帮助系统 52
2.4.2 帮助命令 52
2.4.3 联机演示系统 54
2.4.4 网络资源 56
2.5 MATLAB程序设计 57
2.5.1 表达式、表达式语句与赋值语句 57
2.5.2 程序结构 58
2.5.3 程序流程控制指令 64
2.5.4 人机交互语句 65
2.5.5 MATLAB程序的调试命令 67
2.6 函数句柄 67
2.6.1 函数句柄的创建与显示 67
2.6.2 函数句柄的调用与操作 68
2.6.3 辅助函数 68
2.7 操作实例——调用记录结果的显示 72
第3章 二维图形绘制 76
3.1 二维曲线的绘制 76
3.1.1 绘制二维图形 76
3.1.2 多图形显示 82
3.1.3 函数图形的绘制 86
3.2 图形属性设置 90
3.2.1 图形窗口的属性 90
3.2.2 图形放大与缩小 94
3.2.3 颜色控制 95
3.2.4 坐标系与坐标轴 96
3.2.5 图形注释 100
3.3 操作实例——编写一个普通话等级考试评定函数 106
第4章 三维图形绘制 109
4.1 三维绘图 109
4.1.1 三维曲线绘图函数 109
4.1.2 三维网格函数 113
4.1.3 三维曲面函数 117
4.1.4 柱面与球面 120
4.1.5 散点图 122
4.1.6 三维图形等值线 123
4.2 三维图形修饰处理 129
4.2.1 视角处理 129
4.2.2 颜色处理 131
4.2.3 光照处理 134
4.3 操作实例——绘制函数的三维视图 138
第5章 图像绘制 141
5.1 网格图形 141
5.2 彗星图 142
5.3 向量图形 144
5.4 图像处理 146
5.4.1 图像的显示 146
5.4.2 图像的读写 149
5.4.3 图像格式的转换 151
5.4.4 图像信息查询 153
5.5 动画演示 154
5.5.1 动画帧 155
5.5.2 动画线条 157
5.5.3 生成动画 160
5.6 操作实例——正弦函数运动动画 162
第6章 数列、级数与极限计算 164
6.1 数列 164
6.1.1 数列求和 165
6.1.2 数列求积 172
6.1.3 数列扩展 176
6.2 级数 179
6.2.1 级数求和函数 179
6.2.2 级数累乘函数 180
6.3 极限与导数 181
6.3.1 极限 181
6.3.2 导数 183
6.4 操作实例——三角函数的近似导数 185
第7章 符号运算 187
7.1 符号与数值 187
7.1.1 符号与数值间的转换 187
7.1.2 符号与数值间的精度设置 188
7.2 符号矩阵 189
7.2.1 符号矩阵的创建 190
7.2.2 符号矩阵的其他运算 192
7.2.3 符号多项式的简化 195
7.3 多元函数分析 198
7.3.1 雅可比矩阵 198
7.3.2 实数矩阵的梯度 199
7.4 方程的运算 200
7.4.1 方程组的介绍 201
7.4.2 方程式的解 201
7.4.3 线性方程求解 203
7.5 线性方程组求解 203
7.5.1 线性方程组定义 203
7.5.2 利用矩阵的基本运算 204
7.5.3 利用矩阵分解法求解 207
7.5.4 非负最小二乘解 211
7.6 操作实例——四元一次方程组求解 212
第8章 积分计算 218
8.1 积分 218
8.1.1 定积分与广义积分 218
8.1.2 不定积分 220
8.1.3 多重积分 220
8.2 积分变换 224
8.2.1 傅里叶（Fourier）变换 224
8.2.2 傅里叶（Fourier）逆变换 225
8.2.3 快速傅里叶（Fourier）变换 226
8.2.4 拉普拉斯（Laplace）变换 228
8.2.5 拉普拉斯（Laplace）逆变换 229
8.3 复杂函数 230
8.3.1 泰勒（Taylor）展开 230
8.3.2 傅里叶（Fourier）展开 232
8.4 操作实例——正弦信号频谱图 233
第9章 微分方程 236
9.1 欧拉方法 236
9.2 龙格-库塔方法 238
9.2.1 龙格-库塔方法 239
9.2.2 龙格-库塔（Runge-Kutta）方法解刚性问题 244
9.3 PDE模型方法 245
9.3.1 PDE模型函数 246
9.3.2 网格图 247
9.3.3 几何图形 252
9.3.4 边界条件 255
9.4 偏微分方程 256
9.4.1 偏微分方程介绍 256
9.4.2 偏微分方程求解 257
9.5 操作实例——带雅克比矩阵的非线性方程组求解 261
第 10章 图形用户界面设计 263
10.1 用户界面概述 263
10.1.1 用户界面对象 263
10.1.2 图形用户界面 264
10.2 图形用户界面设计方法 266
10.2.1 GUI概述 266
10.2.2 创建控件 266
10.2.3 控件属性编辑 271
10.3 控件编程 274
10.3.1 菜单设计 274
10.3.2 回调函数 277
10.4 操作实例——图片缩放 280
第 11章 Simulink仿真基础 285
11.1 Simulink简介 285
11.1.1 Simulink模型的特点 286
11.1.2 Simulink的数据类型 288
11.2 Simulink模块库 290
11.2.1 常用模块库 291
11.2.2 子系统及其封装 293
11.3 模块的创建 298
11.3.1 创建模块文件 298
11.3.2 模块的基本操作 300
11.3.3 模块参数设置 301
11.3.4 模块的连接 302
11.4 仿真分析 305
11.4.1 仿真参数设置 305
11.4.2 仿真的运行和分析 307
11.4.3 仿真错误诊断 308
11.5 回调函数 309
11.6 操作实例——弹球模型动态系统 311
第 12章 MATLAB联合编程 317
12.1 应用程序接口介绍 317
12.1.1 MEX文件简介 317
12.1.2 API库函数和MEX文件的区别 318
12.1.3 MAT文件 318
12.2 MEX文件的编辑与使用 318
12.2.1 编写C语言MEX文件 319
12.2.2 编写FORTRAN语言MEX文件 320
12.3 MATLAB与.NET联合编程 320
12.3.1 MATLAB Builder for.NET主要功能 321
12.3.2 MATLAB Builder for.NET原理 321
12.4 操作实例——MATLAB Builder for.NET
应用实例 322
第 13章 优化设计 327
13.1 优化问题概述 327
13.2 MATLAB中的工具箱 328
13.2.1 MATLAB中常用的工具箱 328
13.2.2 工具箱和工具箱函数的查询 329
13.3 优化工具箱中的函数 332
13.4 优化函数的变量 333
13.5 参数设置 336
13.5.1 optimoptions函数 336
13.5.2 optimset函数 337
13.5.3 optimget函数 340
13.6 模型输入时需要注意的问题 340
13.7 句柄函数 341
13.8 优化算法介绍 341
13.8.1 参数优化问题 341
13.8.2 无约束优化问题 342
13.8.3 拟牛顿法实现 344
13.8.4 最小二乘优化 344
13.8.5 非线性最小二乘实现 345
13.8.6 约束优化 345
13.8.7 SQP实现 346
13.9 无约束非线性规划问题 347
13.9.1 数学原理及模型 347
13.9.2 MATLAB工具箱中的基本函数 348
13.10 操作实例——求最优化问题 352
第 14章 供应中心选址设计实例 355
14.1 最大值最小化概述 355
14.2 基本函数 356
14.3 供应中心选址设计 357
14.3.1 目标函数文件 358
14.3.2 设定初始值 358
14.3.3 调用函数求解 358
第 15章 数字低通信号频谱分析设计实例 361
15.1 数字低通信号频谱输出 361
15.2 数字低通信号分析 366
15.2.1 绘制功率谱 366
15.2.2 数字信号谱分析 368
第 16章 函数最优化解设计实例 371
16.1 半无限概述 371
16.2 基本函数 371
16.3 函数最优化解 373
16.3.1 目标函数文件和约束函数文件 374
16.3.2 调用函数求解 374
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