MATLAB工程計算及應用

第1章　MATLAB系統(tǒng)簡介　1                   
 1.1　MATLAB概述　1                   
 1.1.1　MATLAB的起源與發(fā)展　1                   
 1.1.2　MATLAB的主要特點　2                   
 1.1.3　MATLAB的基本組成　2                   
 1.1.4　MATLAB在工程教學中的應用　2                   
 1.2　MATLAB R12的安裝和卸載　3                   
 1.2.1　對系統(tǒng)的要求　3                   
 1.2.2　MATLAB 6.0的安裝過程　4                   
 1.2.3　MATLAB 6.0的卸載　7                   
 1.3　MATLAB快速入門　7                   
 1.3.1　MATLAB的啟動和退出　7                   
 1.3.2　認識MATLAB工作環(huán)境及操作　9                   
 1.3.3　MATLAB通用命令和編輯鍵　11                   
 1.4　MATLAB的幫助文件　12                   
 1.4.1　常用幫助命令　13                   
 1.4.2　其他幫助命令　16                   
 1.5　MATLAB 6.0的新增功能　17                   
 1.6　小結　18                   
 習題　 19                   
                   
 第2章　MATLAB的矩陣和數(shù)組運算　20                   
 2.1　矩陣函數(shù)和矩陣運算　20                   
 2.1.1　矩陣的創(chuàng)建　20                   
 2.1.2　矩陣的保存和提取　27                   
 2.1.3　矩陣元素的標識　27                   
 2.1.4　基本矩陣函數(shù)和矩陣分解函數(shù)　31                   
 2.1.5　矩陣的加. 減. 乘. 除和乘方運算　33                   
 2.1.6　矩陣函數(shù)　35                   
 2.2　數(shù)組函數(shù)和數(shù)組運算　37                   
 2.2.1　數(shù)組和矩陣的區(qū)別　37                   
 2.2.2　數(shù)組加. 減. 乘. 除和乘方　38                   
 2.2.3　數(shù)組函數(shù)　40                   
 2.3　數(shù)據(jù)的輸出　42                   
 2.3.1　輸出格式　42                   
 2.3.2　特殊變量和常數(shù)　43                   
 2.4　小結　45                   
 習題　 45                   
                   
 第3章　計算結果可視化　47                   
 3.1　MATLAB的圖形窗口　47                   
 3.1.1　創(chuàng)建與控制圖形輸出窗口　47                   
 3.1.2　圖形窗口的操作　48                   
 3.2　二維平面圖形與坐標系　48                   
 3.2.1　幾個基本的繪圖命令　48                   
 3.2.2　線型和顏色　54                   
 3.2.3　二維數(shù)值函數(shù)曲線的專用命令fplot　56                   
 3.2.4　二維符號函數(shù)曲線的專用命令　58                   
 3.2.5　圖形窗口的分割　59                   
 3.2.6　坐標系的調(diào)整　60                   
 3.3　三維繪圖　61                   
 3.3.1　基本的三維繪圖命令　62                   
 3.3.2　線和面填色　63                   
 3.3.3　三維曲面繪圖命令　64                   
 3.3.4　基本三維繪圖命令的幾個改進命令　67                   
 3.3.5　等高線圖形的繪制. 標注和填充　69                   
 3.3.6　三維視圖可視效果的控制　72                   
 3.3.7　三維圖形的照明和材質處理　77                   
 3.3.8　柱面和球面的三維表達　80                   
 3.4　四維表現(xiàn)圖　81                   
 3.4.1　用色彩進行四維表現(xiàn)　82                   
 3.4.2　用切片圖和等位線圖進行四維表現(xiàn)　82                   
 3.5　特殊圖形　84                   
 3.5.1　面積圖命令area　85                   
 3.5.2　直方圖命令bar　85                   
 3.5.3　餅圖命令pie　88                   
 3.5.4　柱形圖命令hist　89                   
 3.5.5　火柴桿圖命令stem　90                   
 3.5.6　階梯圖命令stairs　92                   
 3.5.7　誤差棒圖命令errorbar　92                   
 3.6　坐標系下繪制二維和三維圖形　93                   
 3.6.1　極坐標系下繪制圖形　93                   
 3.6.2　柱坐標系和球坐標系下繪制圖形　94                   
 3.7　坐標軸的控制和圖形標注　96                   
 3.7.1　坐標軸控制函數(shù)axis　96                   
 3.7.2　圖形標注　97                   
 3.8　MATLAB的圖形標注精細命令　102                   
 3.8.1　多行字符串的標注　102                   
 3.8.2　標注字體以及字體風格和大小的設置　102                   
 3.8.3　上下標的設置　103                   
 3.9　MATLAB 6.0中的新增函數(shù)　103                   
 3.10　小結　105                   
 習題　 106                   
                   
 第4章　MATLAB程序設計基本知識　107                   
 4.1　MATLAB的變量與表達式　107                   
 4.1.1　MATLAB的變量與類型　107                   
 4.1.2　MATLAB基本表達式　108                   
 4.2　字符串數(shù)組. 單元數(shù)組和結構數(shù)組　109                   
 4.2.1　MATLAB的數(shù)據(jù)結構　109                   
 4.2.2　MATLAB字符串數(shù)組　110                   
 4.2.3　MATLAB單元數(shù)組　112                   
 4.2.4　MATLAB結構數(shù)組　115                   
 4.3　MATLAB運算符與操作符　117                   
 4.3.1　運算符　117                   
 4.3.2　操作符　117                   
 4.4　關系運算與邏輯運算　118                   
 4.4.1　關系運算　118                   
 4.4.2　邏輯運算　119                   
 4.4.3　關系與邏輯函數(shù)　121                   
 4.5　MATLAB程序結構　126                   
 4.5.1　順序結構　126                   
 4.5.2　循環(huán)結構　126                   
 4.5.3　分支結構　128                   
 4.6　程序流控制語句　131                   
 4.7　M文件　133                   
 4.7.1　M文件簡介　133                   
 4.7.2　命令文件　134                   
 4.7.3　函數(shù)文件　136                   
 4.8　M文件調(diào)試的主要功能　139                   
 4.8.1　調(diào)試的主要命令　139                   
 4.8.2　調(diào)試的使用　139                   
 4.8.3　利用編輯器修改和調(diào)試M文件　140                   
 4.9　小結　141                   
 習題　 141                   
                   
 第5章　MATLAB符號計算及工具箱　143                   
 5.1　創(chuàng)建符號變量　144                   
 5.1.1　sym函數(shù)定義符號變量　144                   
 5.1.2　syms函數(shù)定義符號變量　145                   
 5.2　創(chuàng)建符號　146                   
 5.2.1　符號表達式和符號方程　146                   
 5.2.2　創(chuàng)建符號矩陣　147                   
 5.2.3　數(shù)字矩陣和符號矩陣的轉換　148                   
 5.2.4　符號矩陣的引用和修改　148                   
 5.2.5　建立符號數(shù)學函數(shù)　150                   
 5.2.6　三種數(shù)據(jù)類型之間的相互轉換　151                   
 5.3　符號矩陣的基本運算　152                   
 5.3.1　四則運算　152                   
 5.3.2　符號矩陣線性代數(shù)運算　153                   
 5.3.3　MATLAB關于不同精度的控制　154                   
 5.4　可視化的符號函數(shù)分析界面　155                   
 5.4.1　單變量函數(shù)分析界面　155                   
 5.4.2　泰勒級數(shù)逼近分析界面　156                   
 5.5　使用MAPLE的符號資源　157                   
 5.5.1　MAPLE與MATLAB的連接命令　157                   
 5.5.2　MAPLE特殊函數(shù)清單及其調(diào)用　159                   
 5.6　小結　161                   
 習題　 161                   
                   
 第6章　MATLAB在工程教學中的應用　162                   
 6.1　解線性方程組　162                   
 6.1.1　矩陣的分解　162                   
 6.1.2　線性方程組的求解　169                   
 6.1.3　恰定方程組　169                   
 6.1.4　超定方程組　171                   
 6.1.5　欠定方程組　172                   
 6.1.6　方程組的非負最小二乘解　172                   
 6.1.7　方程解的精度　173                   
 6.1.8　用函數(shù)零點求方程的解　175                   
 6.1.9　符號方程及方程組的求解　180                   
 6.1.10　矩陣的特征值和特征向量　183                   
 6.1.11　矩陣的對角化和其他矩陣函數(shù)　186                   
 6.2　多項式運算　188                   
 6.2.1　多項式的表示和創(chuàng)建　188                   
 6.2.2　多項式的基本運算　190                   
 6.2.3　因式分解和展開　195                   
 6.2.4　多項式的簡化　196                   
 6.2.5　多項式的提取和替換　198                   
 6.3　曲線擬合　201                   
 6.3.1　多項式擬合　201                   
 6.3.2　非線性最小二乘估計　203                   
 6.4　插值和樣條　204                   
 6.4.1　一維插值　204                   
 6.4.2　二維函數(shù)插值　206                   
 6.4.3　樣條函數(shù)插值　207                   
 6.5　數(shù)值積分和微分　210                   
 6.5.1　一維數(shù)值積分　210                   
 6.5.2　多重數(shù)值積分　211                   
 6.5.3　數(shù)值微分　212                   
 6.6　符號微積分應用　214                   
 6.6.1　符號自變量的確定　214                   
 6.6.2　極限　215                   
 6.6.3　導數(shù)和微分　216                   
 6.6.4　符號積分　218                   
 6.6.5　符號求和　219                   
 6.6.6　泰勒級數(shù)　219                   
 6.7　常微分方程的求解　220                   
 6.7.1　常微分方程的數(shù)值解法　220                   
 6.7.2　MATLAB中ODE文件說明　224                   
 6.7.3　常微分方程的符號解　227                   
 6.8　數(shù)據(jù)分析函數(shù)和傅立葉變換　229                   
 6.8.1　數(shù)據(jù)分析函數(shù)的基礎運算和有限差分　230                   
 6.8.2　傅立葉變換和傅立葉逆變換　233                   
 6.9　稀疏矩陣　236                   
 6.9.1　稀疏矩陣的存儲　237                   
 6.9.2　稀疏矩陣的創(chuàng)建　238                   
 6.9.3　稀疏矩陣的查看　240                   
 6.9.4　稀疏矩陣的運算　241                   
 6.10　小結　243                   
 習題　244                   
                   
 第7章　句柄圖形和GUI程序設計　247                   
 7.1　句柄圖形　247                   
 7.1.1　圖形對象. 對象句柄和句柄圖形的結構層次　247                   
 7.1.2　圖形對象屬性的獲取及其設置　252                   
 7.1.3　圖形對象的屬性編輯器　254                   
 7.2　用戶界面菜單對象和上下文菜單　258                   
 7.2.1　菜單對象的創(chuàng)建　258                   
 7.2.2　菜單對象的屬性　260                   
 7.2.3　用戶界面上下文菜單(Uicontextmenu)　264                   
 7.3　用戶界面控制對象(Uicontrol)　265                   
 7.3.1　控制對象的創(chuàng)建　265                   
 7.3.2　控制對象的類型和屬性　266                   
 7.4　 圖形用戶界面(GUI)設計　270                   
 7.4.1　圖形用戶界面的制作過程　270                   
 7.4.2　GUI設計工具集簡介及其功能　271                   
 7.4.3　設計用戶界面菜單對象和用戶界面控制對象　272                   
 7.4.4　用戶圖形界面功能的測試和配套文件　281                   
 7.5　用戶界面對話框設計　285                   
 7.5.1　專用對話框設計　285                   
 7.5.2　標準對話框　289                   
 7.6　小結　292                   
                   
 第8章　Notebook初步　294                   
 8.1　Notebook安裝和啟動　294                   
 8.1.1　Notebook的安裝　294                   
 8.1.2　Notebook的啟動　296                   
 8.2　M-book模板和Notebook的菜單　297                   
 8.2.1　M-book模板　297                   
 8.2.2　Notebook的菜單命令　298                   
 8.3　Notebook的使用　299                   
 8.3.1　單元及單元組的基本操作　299                   
 8.3.2　計算區(qū)的基本操作　301                   
 8.3.3　單元的整體操作和循環(huán)運行　302                   
 8.3.4　輸出與文檔打印　304                   
 8.4　科技演講稿的制作　304                   
 8.5　小結　306                   
 習題　307                   
                   
 第9章　綜合實例　308                   
 9.1　振動問題　308                   
 9.1.1　單自由度體系有阻尼自由振動　308                   
 9.1.2　單自由度體系有阻尼受迫振動　312                   
 9.1.3　雙自由度可解耦系統(tǒng)的振型分析　314                   
 9.2　熱力學和分子問題　317                   
 9.2.1　溫度的轉換　317                   
 9.2.2　設計一個溫度轉換的圖形用戶界面　318                   
 9.2.3　麥克斯韋分布曲線　322                   
 9.3　信號系統(tǒng)　324                   
 9.3.1　連續(xù)信號問題　324                   
 9.3.2　離散信號問題　328                   
 9.4　其他類問題　332                   
 9.5　小結　335