MATLAB与科学计算 第2版PDF电子书下载

第1章 安装及使用前的准备 1

1.1 MATLAB 6.x简介 1

1.1.1 21世纪的科学计算语言 1

1.1.2 MATLAB的发展历史 3

1.1.3 MATLAB 6.x的新特点 4

1.1.4 MATLAB的应用和网上资源 5

1.2 MATLAB 6.x的安装 6

1.3 MATLAB的桌面平台 10

1.3.1 启动MATLAB 10

1.3.2 桌面平台 11

1.4 帮助系统 14

1.4.1 联机帮助系统 14

1.4.2 命令窗口查询帮助 17

1.4.3 联机演示系统 20

1.4.4 常用的命令和技巧 21

1.5 MATLAB的搜索路径与扩展 22

1.5.1 MATLAB的搜索路径 22

1.5.2 扩展MATLAB的搜索路径 24

第2章 数值计算功能 26

2.1 MATLAB的数据类型 26

2.1.1 变量与常量 26

2.1.2 数字变量 27

2.1.3 字符串 30

2.1.4 矩阵 33

2.1.5 单元型变量 33

2.1.6 结构型变量 36

2.2 向量及其运算 38

2.2.1 向量的生成 39

2.2.2 向量的基本运算 40

2.2.3 点积、叉积及混合积的实现 40

2.3 矩阵及其运算 42

2.3.1 矩阵的生成 42

2.3.2 矩阵的基本数学运算 43

2.3.3 矩阵的基本函数运算 49

2.3.4 矩阵分解函数 54

2.3.5 特殊矩阵的生成 57

2.3.6 矩阵的一些特殊操作 60

2.4 数组及其运算 63

2.4.1 基本数组运算 63

2.4.2 数组函数运算 65

2.4.3 数组逻辑运算 65

2.5 多项式运算 68

2.5.1 多项式的表示方法 68

2.5.2 多项式运算 69

第3章 符号运算功能 73

3.1 符号表达式的生成 73

3.2 符号和数值之间的转换 74

3.3 符号函数的运算 76

3.3.1 复合函数运算 76

3.3.2 反函数的运算 77

3.4 符号矩阵的创立 78

3.4.1 使用sym函数直接创建符号矩阵 78

3.4.2 用创建子阵的方法创建符号矩阵 78

3.4.3 将数值矩阵转化为符号矩阵 78

3.4.4 符号矩阵的索引和修改 79

3.5 符号矩阵的运算 79

3.5.1 基本运算 79

3.5.2 矩阵分解 81

3.5.3 矩阵的空间运算 82

3.5.4 符号矩阵的简化 83

3.6 符号微积分 85

3.6.1 符号极限 85

3.6.2 符号积分 86

3.6.3 符号微分和差分 87

3.7 符号代数方程求解 89

3.7.1 线性方程组的符号解法 89

3.7.2 非线性方程的符号解法 90

3.8 符号微分方程求解 90

3.8.1 常微分方程的符号解 90

3.9 符号函数的二维图 91

3.9.1 符号函数的简易绘图函数ezplot 91

3.9.2 绘制函数图函数fplot 92

3.10 图示化函数计算器 93

3.10.1 输入框的控制操作 94

3.10.2 命令按钮的操作 94

3.11 Maple接口 95

3.11.1 maple命令 95

3.11.2 mfun命令 97

第4章 图形处理功能 98

4.1 二维图形 98

4.1.1 基本绘图命令 98

4.1.2 特殊的二维图形函数 102

4.2 三维图形 106

4.2.1 基本绘图命令 107

4.2.2 特殊的三维图形函数 111

4.3 四维表现图 114

4.4 图形处理的基本技术 115

4.4.1 图形的控制 115

4.4.2 图形的标注 117

4.4.3 图形的保持与子图 123

4.5 图形处理的高级技术 125

4.5.1 颜色映像 125

4.5.2 视角与光照 130

4.5.3 图像处理 134

4.5.4 图形的输出 137

4.6 图形窗口 137

4.6.1 图形窗口的菜单操作 137

4.6.2 图形窗口的工具栏 142

4.7 句柄图形 143

4.7.1 句柄图形的层次结构 143

4.7.2 句柄的访问 144

4.7.3 句柄的操作 145

4.8 图形用户界面操作GUI 149

4.8.1 GUI设计工具简介 149

4.8.2 GUI向导设计 155

4.8.3 GUI程序设计 158

4.9 动画 166

第5章 程序设计 169

5.1 M文件介绍 169

5.1.1 M文件的特点与形式 169

5.1.2 命令式文件 170

5.1.3 函数式文件 171

5.2 控制语句 172

5.2.1 循环语句 172

5.2.2 选择语句 175

5.2.3 分支语句switch-case-otherwise 176

5.2.4 人机交互语句 177

5.3 函数变量及变量作用域 179

5.4 子函数与局部函数 182

5.5 程序设计的辅助函数 182

5.6 程序设计的优化 186

5.7 程序调试 187

5.7.1 M文件错误的种类 187

5.7.2 错误的识别 188

5.7.3 调试过程 188

5.8 M文件的调用记录 190

5.8.1 profile函数 190

5.8.2 调用记录结果的显示 191

5.9 函数句柄 193

5.9.1 函数句柄的创建和显示 193

5.9.2 函数句柄的调用和操作 194

第6章 应用程序接口 196

6.1 应用程序接口介绍 196

6.1.1 MEX文件 196

6.1.2 MATLAB计算引擎 197

6.1.3 MAT文件 198

6.2 MEX文件的编辑与使用 198

6.2.1 C语言MEX文件 198

6.2.2 FORTRAN语言MEX文件 201

6.3 MATLAB计算引擎 203

6.3.1 C语言MATLAB计算引擎 203

6.3.2 FORTRAN语言MATLAB计算引擎 205

6.4 MAT文件的编辑与使用 206

6.4.1 MATLAB中的数据处理 207

6.4.2 C语言MAT文件 207

6.4.3 FORTRAN语言MAT文件 210

6.5 创建独立应用程序 212

6.5.1 转化为C/C＋＋语言程序 212

6.5.2 创建独立的可执行程序 217

第7章 MATLAB在计算方法中的应用 219

7.1 插值与拟合 219

7.1.1 Lagrange插值 219

7.1.2 Runge现象的产生和分段线性插值 220

7.1.3 Hermite插值 223

7.1.4 三次样条插值 225

7.1.5 最小二乘法拟合 227

7.1.6 快速Fourier变换简介 229

7.2 积分与微分 231

7.2.1 Newton-Cotes系列数值求积公式 231

7.2.2 Gauss求积公式 238

7.2.3 Romberg求积公式 240

7.2.4 Mote-Carlo方法简介 242

7.2.5 符号积分 243

7.2.6 微分和差分 244

7.3 求解线性方程组 245

7.3.1 直接解法 246

7.3.2 迭代解法的几种形式 248

7.3.3 线性方程组的符号解法 252

7.3.4 稀疏矩阵技术 253

7.4 求解非线性方程组 257

7.4.1 非线性方程的解法 257

7.4.2 方程组解法 262

7.4.3 非线性方程（组）的符号解法 264

7.5 特征值问题 265

7.5.1 特征值函数 265

7.5.2 广义特征值分解 266

7.5.3 其他分解 267

7.6 常微分方程的解法 268

7.6.1 欧拉方法 268

7.6.2 Runge-Kutta方法 271

7.6.3 刚性问题的解 274

7.6.4 常微分方程的符号解 275

第8章 MATLAB在复变函数中的应用 277

8.1 复数和复矩阵的生成 277

8.1.1 复数的生成 277

8.1.2 创建复矩阵 277

8.2 复数的运算 278

8.2.1 复数的实部和虚部 278

8.2.2 共轭复数 278

8.2.3 复数的模和辐角 278

8..2.4 复数的乘除法 279

8.2.5 复数的平方根 279

8.2.6 复数的幂运算 279

8.2.7 复数的指数和对数运算 279

8.2.8 复数的三角函数运算 280

8.2.9 复数方程求根 280

8.3 留数 280

8.4 Taylor级数展开 282

8.5 Laplace变换及其逆变换 283

8.6 Fourier变换及其逆变换 284

第9章 MATLAB在概率统计中的应用 286

9.1 统计量的数字特征 286

9.1.1 简单数学期望和几种均值 286

9.1.2 数据比较 287

9.1.3 累积和累和 288

9.1.4 方差和标准差 288

9.1.5 偏斜度和峰度 289

9.1.6 协方差和相关系数 290

9.1.7 协方差矩阵 291

9.2 常用的统计分布量 292

9.2.1 期望和方差 292

9.2.2 概率密度函数 293

9.2.3 概率值函数（概率累积函数） 295

9.2.4 分值点函数（逆概率累积函数） 297

9.2.5 随机数生成函数 298

9.3 参数估计 298

9.3.1 正态分布参数估计 299

9.3.2 指数最大似然参数估计 301

9.4 区间估计 301

9.4.1 Gauss-Newton法的非线性最小二乘数据拟合 301

9.4.2 非线性拟合和预测的交互图形工具 301

9.4.3 非线性最小二乘预测的置信区间 301

9.4.4 非线性模型的参数置信区间 302

9.4.5 非负最小二乘 302

9.5 假设检验 302

9.5.1 单个总体N（μ，σ2）均值μ的检验 302

9.5.2 两个正态总体均值差的检验（t检验） 304

9.5.3 秩和检验 305

9.5.4 中值检验 306

9.6 方差分析和回归诊断 306

9.6.1 方差分析 306

9.6.2 回归分析 309

9.7 统计图 310

9.7.1 直方图 310

9.7.2 角度扇形图 310

9.7.3 正态分布图 310

9.7.4 参考线 310

9.7.5 显示数据采样的盒图 311

9.7.6 对离散图形加最小二乘法直线 311

9.7.7 QQ图 311

第10章 MATLAB在最优化问题中的应用 313

10.1 线性优化 313

10.2 二次优化 316

10.3 非线性无约束优化问题 318

10.3.1 fmin 318

10.3.2 fmins 318

10.3.3 fminu 319

10.3.4 foptions函数 321

10.4 最小二乘优化问题 322

10.4.1 leastsq 322

10.4.2 curvefit 322

10.5 强约束问题 323

10.5.1 函数介绍 323

10.5.2 应用举例 324

10.6 目标-达到问题的优化 327

10.6.1 函数介绍 327

10.6.2 应用举例 327

10.7 非线性方程的优化解 329

10.7.1 fzero 329

10.7.2 fsolve 330

第11章 MATLAB在偏微分方程解法中的应用 332

11.1 解简单泊松方程 332

11.2 解Helmholtz方程并研究反射波 333

11.2.1 Helmholtz方程的求解 333

11.2.2 反射波的可视化研究 334

11.3 最小表面问题求解 335

11.4 使用子区域分解法解FEM问题 336

11.5 求解热传导方程 338

11.6 求解波形传递问题 340

11.7 点力和适应解 342

11.8 使用矩形栅格解泊松方程 343

第12章 MATLAB在建模仿真中的应用 346

12.1 Simulink快速入门 346

12.1.1 Simulink与建模仿真 346

12.1.2 创建一个简单模型 348

12.1.3 Simulink是如何工作的 350

12.1.4 创建一个复杂模型 352

12.2 运行仿真 357

12.2.1 使用窗口运行仿真 357

12.2.2 仿真参数的设置 359

12.2.3 使用MATLAB命令运行仿真 365

12.3 模型的调试 367

12.3.1 Simulink调试器 367

12.3.2 命令行调试 369

12.3.3 在调试状态下运行仿真 369

12.3.4 设置断点 370

12.4 子系统及其封装技术 370

12.4.1 Simulink子系统 370

12.4.2 压缩子系统 371

12.4.3 子系统模块 371

12.4.4 封装技术概述 373

12.4.5 子系统到封装模块的转化 374

12.4.6 查看封装和解封装 379

12.5 回调 379

12.5.1 回调函数的介绍 380

12.5.2 基于回调的图形用户界面 380

12.6 S函数 383

12.6.1 什么是S函数 383

12.6.2 S函数模块 383

12.6.3 S函数是如何工作的 384

12.6.4 S函数中的几个概念 385

12.6.5 S函数动画 387

12.7 高级应用 392

12.7.1 算法选择 392

12.7.2 解法参数设置 393

12.7.3 代数环 395

12.7.4 改善仿真性能及精度 400

附录A MATLAB 6.x的设置 402

A.1 通用属性设置（General） 402

A.2 命令窗口属性设置（Command Window） 403

A.3 编辑调试属性设置（Editor/Debugger） 405

A.4 帮助属性设置 408

A.5 当前路径属性设置 409

A.6 工作空间属性设置 410

A.7 数组编辑器属性设置 410

A.8 GUIDE属性设置页面 411

A.9 图形复制属性设置 411

附录B 主要函数命令注释 413

B.1 一般函数命令（GENERAL） 413

B.2 操作符与操作（OPERATER） 414

B.3 参数选择（PREFERANCE） 415

B.4 数据类型和结构（DATETYPE） 416

B.5 数据分析和Fourier变换（DATAFUN） 417

B.6 基本矩阵和矩阵操作（ELMAT） 418

B.7 基本数学函数（ELFUN） 419

B.8 矩阵函数（MATFUN） 420

B.9 稀疏矩阵（SPMAT） 421

B.10 专用数学函数（SPECFUN） 422

B.11 时间函数（TIME） 423

B.12 二维图（PLOTXY） 423

B.13 图形句柄（GENGRAPH） 424

B.14 特殊图形（SPECGRAPH） 424

B.15 三维图（3DGRAPH） 426

B.16 插值和多项式（INTERPOLY） 427

B.17 语言程序设计（LANGUAGE） 428

B.18 文件输入输出函数（IOFUN） 428

B.19 字符串函数（STRFUN） 429

B.20 符号工具箱（SYMBOLIC） 430

B.21 动态数据交换（DDE） 432

B.22 统计学（STASTICS） 432

B.23 最优化工具箱（OPT） 436

B.24 功能函数和常微分方程解法（ODE） 437

附录C Simulink主要库和库函数介绍 439

参考文献 442