基本科学计算的MATLAB实现PDF电子书下载

第1章MATLAB系统概述 1

1.1MATLAB安装与启动 1

1.1.1 MATLAB 7.5的安装 1

1.1.2 Notebook的安装 5

1.1.3 MATLAB 7.5的启动 6

1.1.4 Notebook的启动 6

1.2MATLAB 7.5的系统界面 7

1.2.1 MATLAB7.5系统的4个小窗口 8

1.2.2 MATLAB7.5的命令窗口（Command Window） 9

1.2.3 MATLAB7.5菜单项命令 10

1.2.4 MATLAB7.5工具栏按钮 17

1.2.5 Start开始按钮 18

1.3 MATLAB 7.5的内容及其查找 18

1.3.1 MATLAB7.5的内容 19

1.3.2 MATLAB7.5内容的查找 19

1.3.3 MATLAB7.5的模糊查询 21

1.3.4查询文件所在的路径与子目录 21

1.3.5 MATLAB7.5的Work子目录 21

1.4MATLAB的文字处理工具Notebook 22

1.4.1 Notebook菜单命令简介 22

1.4.2 Notebook的使用 23

1.4.3 Notebook使用的几个问题 23

第2章MATLAB数值运算 25

2.1MATLAB的数值运算基础 25

2.1.1常量 25

2.1.2变量 26

2.1.3MATLAB运算符 26

2.2MATLAB的数组、矩阵运算 29

2.2.1数组、矩阵的概念 29

2.2.2数组或矩阵元素的标识 30

2.2.3数组与矩阵的输入 31

2.2.4数组、矩阵的算术运算 33

2.2.5矩阵的特有运算 36

2.2.6数组的关系运算 43

2.2.7数组的逻辑运算 44

2.3 MATLAB的数组函数与矩阵函数 45

2.3.1数组函数 45

2.3.2矩阵函数 46

2.4多项式及其运算 48

2.4.1多项式运算函数 48

2.4.2多项式运算举例 48

2.5 MATLAB的数学表达式及其书写 50

2.5.1 MATLAB的数学表达式 50

2.5.2 MATLAB数学表达式的书写 50

第3章MATLAB符号运算基础 52

3.1 MATLAB符号运算概述 52

3.1.1 MATLAB符号运算入门 52

3.1.2 MATLAB符号运算的几个基本概念 53

3.2 MATLAB符号运算的几个基本函数 54

3.2.1创建符号对象与命令sym、syms及class （） 54

3.2.2符号变量确定命令findsym（） 55

3.2.3符号变量的代换及其函数subs（） 56

3.2.4符号对象转换为数值对象的函数double（）、digits（）、vpa（） 56

3.2.5习惯“书写”方式显示符号表达式函数pretty（） 56

3.2.6 MATLAB符号表达式的恒等变换与化简 57

3.3 MATLAB两种特定的符号函数运算 59

3.3.1复合函数运算及其函数命令compose（） 59

3.3.2反函数的运算及其函数命令finverse（） 59

3.4 MATLAB符号对象的基本运算与关系运算 60

第4章MATLAB程序设计 62

4.1 M文件、MATLAB函数与MATLAB程序 62

4.1.1 M文件 62

4.1.2 MATLAB函数 62

4.1.3 MATLAB命令文件或程序 64

4.2 MATLAB程序设计基础 65

4.2.1 MATLAB程序设计基本规则 65

4.2.2表达式、表达式语句与赋值语句 66

4.2.3程序流程控制语句 66

4.2.4程序流程控制指令 72

4.3 MATLAB程序的交互式、调试与警示指令 72

4.3.1 MATLAB程序的交互式指令 72

4.3.2 MATLAB程序的调试指令 73

4.3.3 MATLAB程序的常用警示指令 74

第5章MATLAB常用图形命令与符号函数图形命令 75

5.1 MATLAB的常用图形命令 75

5.1.1绘图函数plot（） 75

5.1.2绘图坐标系的调整 79

5.1.3图形标注 80

5.1.4多次重叠绘制图形 82

5.1.5图形窗口在程序设计中的应用 83

5.1.6图形窗口的分割 84

5.2 MATLAB的特殊坐标绘图函数 84

5.2.1对数坐标曲线 84

5.2.2极坐标曲线 85

5.2.3双y轴坐标曲线 85

5.3 MATLAB离散数据与步进图形的绘图函数 86

5.3.1 MATLAB绘制离散数据图形的函数命令stem（） 86

5.3.2 MATLAB绘制步进图形的函数命令stairs（） 87

5.4 MATLAB符号函数的图形命令 88

5.4.1符号函数的简捷绘图函数命令ezplot（） 88

5.4.2符号函数的绘图函数命令fplot（） 89

5.4.3符号函数的极坐标绘图函数命令ezpoar（） 90

第6章MATLAB符号微积分运算及应用 92

6.1 MATLAB符号微积分运算 92

6.1.1 MATLAB符号极限运算 92

6.1.2 MATLAB符号函数微分运算 94

6.1.3 MATLAB符号函数积分计算 95

6.1.4符号函数求和与Taylor（泰勒）级数展开 97

6.1.5非正弦周期函数展开成Fourier（傅里叶）级数的MATLAB实现 100

6.2 MATLAB符号极限运算的应用 104

6.2.1用函数极限定义高等数学的几个概念 104

6.2.2用函数极限定义几个物理学的概念 105

6.2.3用函数极限定义狄拉克（Dirac）函数 105

6.2.4 MATLAB符号函数极限运算在自动控制领域的几例应用 105

6.3 MATLAB符号函数微分运算的应用 107

6.3.1 MATLAB符号函数极大值与极小值计算 107

6.3.2函数曲线上某点斜率计算的应用 109

6.3.3函数曲线单调增减性判断 111

6.3.4函数曲线凹凸性判定与拐点计算 112

6.4 MATLAB符号函数积分计算的应用 113

6.4.1平面图形面积的计算 114

6.4.2立体体积的计算 116

6.4.3平面曲线弧长的计算 117

6.4.4积分在物理学与力学上的几例应用 119

6.4.5正弦交流电的平均值与有效值的计算 120

6.4.6晶闸管整流输出电压的计算 122

6.5函数的Taylor级数展开式在近似计算中的应用 124

第7章MATLAB符号矩阵运算及应用 126

7.1 MATLAB符号矩阵及其运算 126

7.1.1符号矩阵的运算符 126

7.1.2符号矩阵的建立与访问 126

7.1.3符号矩阵的基本运算 128

7.1.4符号矩阵的特有运算 131

7.1.5符号数组或矩阵的关系运算与逻辑运算 132

7.1.6符号矩阵的化简 132

7.1.7符号矩阵微分与积分 134

7.1.8矩阵的Laplace变换 134

7.1.9符号矩阵的Jacobian 阵 135

7.1.10 矩阵的Jordan标准形 136

7.2 MATLAB符号矩阵运算在线性代数中的应用 137

7.2.1线性代数的三个主要组成部分 137

7.2.2符号矩阵运算应用于线性方程组求解 138

7.2.3符号矩阵运算应用于研究向量空间（线性空间） 147

7.2.4符号矩阵运算应用于研究线性变换 150

7.3 MATLAB符号矩阵运算在电路原理计算中的应用 156

7.3.1符号矩阵运算应用于电路计算 156

7.3.2符号矩阵运算应用于电路原理中计算二端口网络 159

7.4符号矩阵运算应用于图论 164

7.4.1图论基本概念简介 165

7.4.2图的矩阵表示与空运航线问题 166

7.4.3最短路问题 168

7.4.4树的概念及其最小生成树问题 169

7.5符号矩阵运算应用于线性控制系统状态空间理论分析 172

第8章MATLAB符号积分变换及应用 173

8.1 MATLAB符号积分变换 173

8.1.1 Fourier变换与反变换 173

8.1.2 Laplace变换与反变换 177

8.1.3 z变换与z反变换 181

8.2 Fourier变换与反变换运算的应用 184

8.2.1频谱分析与频谱图 184

8.2.2相关函数与能量谱密度 188

8.3 Laplace变换与Laplace反变换运算的应用 189

8.3.1计算用图形表示的函数的Laplace变换 190

8.3.2计算函数的Laplace变换与反变换 194

8.3.3微分方程的Laplace变换解法 195

8.3.4求线性控制系统的传递函数 200

8.4 z变换与z反变换运算的应用 203

8.4.1离散控制系统的有关概念 203

8.4.2差分方程的z变换解法 204

8.4.3离散控制系统的脉冲传递函数及其相关运算 205

第9章 复变函数计算的MATLAB实现与应用 207

9.1复数与复矩阵 207

9.1.1复数的概念 207

9.1.2 MATLAB关于复变量的函数命令 207

9.1.3复数的几何表示 208

9.1.4复数的生成与创建复矩阵 209

9.2复数的MATLAB符号运算 210

9.2.1复数代数运算的MATLAB实现 210

9.2.2复数乘幂与方根运算的MATLAB实现 211

9.2.3复数指数与对数运算的MATLAB实现 212

9.2.4复数三角函数与双曲函数及其反函数运算的MATLAB实现 213

9.3 MATLAB复数计算在正弦交流电路计算中的应用 215

9.3.1正弦量的一般表示与相量表示 215

9.3.2电阻、电感、电容三种电路元件电压与电流的复数关系 216

9.3.3电阻、电感、电容电路计算的MATLAB实现 217

9.4 MATLAB在自动控制系统的频率特性计算中的应用 222

9.4.1自动控制系统的频率特性与复数计算的关系 222

9.4.2自动控制系统典型环节频率特性计算的MATLAB实现 222

第10章MATLAB符号方程求解及应用 225

10.1 MATLAB符号方程求解 225

10.1.1方程求解的有关概念 225

10.1.2 MATLAB符号代数方程求解 226

10.1.3 MATLAB符号微分方程求解 227

10.2 MATLAB符号代数方程解算及应用 232

10.2.1分式方程求解 232

10.2.2无理方程求解 233

10.2.3符号代数方程求解应用题 233

10.3 MATLAB符号超越方程解算及应用 235

10.3.1指数方程求解 235

10.3.2对数方程求解 236

10.3.3三角方程求解 238

10.4 MATLAB符号微分方程解算及应用 239

第11章 微分方程的数值解法及其MATLAB实现 246

11.1微分方程的数值解法 246

11.1.1微分方程初值问题的数值解法 246

11.1.2 Euler（欧拉）法 246

11.1.3数值积分运算的几个概念 247

11.1.4 Adams（阿达姆斯）法和预估—校正法 248

11.1.5 Runge-Kutta（龙格—库塔）法 250

11.1.6算法精度与稳定性比较 252

11.2微分方程数值解法的MATLAB实现 252

11.2.1仿真算法选择和参数设置 252

11.2.2刚性（stiff）系统的解算问题 254

第12章 计算机仿真技术初步 255

12.1控制系统仿真的基本概念 255

12.1.1系统与模型 255

12.1.2系统仿真及其分类 255

12.2计算机MATLAB仿真 257

12.2.1先进的MATLAB系统软件 257

12.2.2控制系统MATLAB仿真 260

12.3控制系统MATLAB仿真集成环境Simulink 260

12.4控制系统MATLAB仿真三种数学模型 262

12.4.1传递函数模型 262

12.4.2零极点增益模型 263

12.4.3状态空间模型 263

附录MATLAB基本函数 264

参考文献 281