MATLAB原理与应用 工程问题求解与科学计算(第7版)

第I部分 基础知识
章 引言 3
1.1 使用MATLAB 4
1.1.1 算术 5
1.1.2 变量 5
1.1.3 数学函数 6
1.1.4 函数和命令 6
1.1.5 向量 6
1.1.6 线性方程组 8
1.1.7 教程和演示 9
1.2 Desktop 9
1.2.1 使用Editor和运行脚本 10
1.2.2 帮助、发布和视图 12
1.2.3 活动脚本中的符号 14
1.2.4 APPS 16
1.2.5 附加特性 16
1.3 示例程序 18
1.3.1 剪切和粘贴 18
1.3.2 保存程序：脚本文件 19
1.3.3 程序实战 20
1.4 本章小结 21
1.5 本章练习 21

第2章 MATLAB基础 23
2.1 变量 23
2.2 工作空间 24
2.3 阵列：向量与矩阵 25
2.3.1 初始化向量：显式列表 25
2.3.2 初始化向量：冒号运算符 26
2.3.3 linspace和logspace函数 26
2.3.4 转置向量 27
2.3.5 下标 27
2.3.6 矩阵 27
2.3.7 捕获输出 28
2.3.8 结构规划 28
2.4 重力作用下的垂直运动 29
2.5 运算符、表达式和语句 30
2.5.1 数字 31
2.5.2 数据类型 31
2.5.3 算术运算符 31
2.5.4 运算符的优先级 32
2.5.5 冒号运算符 32
2.5.6 转置运算符 33
2.5.7 阵列的算术运算 33
2.5.8 表达式 34
2.5.9 语句 34
2.5.10 语句、命令和函数 35
2.5.11 公式向量化 35
2.6 输出 38
2.6.1 disp语句 38
2.6.2 format命令 38
2.6.3 比例因子 39
2.7 for循环 40
2.7.1 用牛顿法计算平方根 40
2.7.2 阶乘! 41
2.7.3 数列的极限 41
2.7.4 基本for结构 42
2.7.5 单行中的for语句 43
2.7.6 更加一般化的for语句 43
2.7.7 通过向量化避免使用for循环 43
2.8 判断 45
2.8.1 单行if语句 45
2.8.2 if-else结构 46
2.8.3 单行if-else语句 47
2.8.4 elseif 47
2.8.5 逻辑运算符 48
2.8.6 多个if与elseif的对比 49
2.8.7 嵌套if 50
2.8.8 是否将if向量化 50
2.8.9 switch语句 50
2.9 复数 51
2.10 本章小结 52
2.11 本章练习 53

第3章 程序设计与算法开发 59
3.1 程序设计流程 59
3.2 MATLAB函数编程 65
3.2.1 内联对象：谐振子 65
3.2.2 MATLAB函数：y=f(x) 66
3.3 本章小结 68
3.4 本章练习 68

第4章 MATLAB函数与数据导入导出工具 71
4.1 常用函数 71
4.2 导入和导出数据 75
4.2.1 load和save命令 76
4.2.2 导出文本(ASCII)数据 76
4.2.3 导入文本(ASCII)数据 76
4.2.4 导出二进制数据 76
4.2.5 导入二进制数据 77
4.3 本章练习 77

第5章 逻辑向量 79
5.1 示例 80
5.1.1 不连续图 80
5.1.2 避免除零 80
5.1.3 避免无穷 81
5.1.4 对随机数进行计数 82
5.1.5 掷骰子 82
5.2 逻辑运算符 83
5.2.1 运算符的优先级 84
5.2.2 危险 84
5.2.3 逻辑运算符和向量 84
5.3 将逻辑向量作为下标 85
5.4 逻辑函数 86
5.5 用逻辑向量代替elseif阶梯 87
5.6 本章小结 89
5.7 本章练习 89

第6章 矩阵和阵列 91
6.1 矩阵 91
6.1.1 具体示例 91
6.1.2 创建矩阵 92
6.1.3 下标 93
6.1.4 转置 93
6.1.5 冒号运算符 93
6.1.6 复制行和列 96
6.1.7 删除行和列 96
6.1.8 初等矩阵 97
6.1.9 特殊矩阵 97
6.1.10 对矩阵使用MATLAB函数 98
6.1.11 操纵矩阵 99
6.1.12 对矩阵进行阵列运算 99
6.1.13 矩阵和for循环 99
6.1.14 矩阵的可视化 100
6.1.15 将嵌套的for循环向量化：贷款偿还表格 100
6.1.16 多维阵列 102
6.2 矩阵运算 102
6.2.1 矩阵乘法 102
6.2.2 矩阵求幂运算 103
6.3 其他矩阵函数 104
6.4 种群增长：莱斯利矩阵 104
6.5 马尔可夫过程 106
6.6 线性方程 108
6.6.1 MATLAB中的解法 109
6.6.2 残量 109
6.6.3 超定方程组 109
6.6.4 欠定方程组 110
6.6.5 病态 110
6.6.6 矩阵除法 111
6.7 稀疏矩阵 112
6.8 本章小结 113
6.9 本章练习 113

第7章 函数M文件 115
7.1 示例：再看牛顿法 115
7.2 基本规则 116
7.2.1 子函数 120
7.2.2 私有函数 120
7.2.3 P-code文件 120
7.2.4 使用分析工具提高M文件的性能 120
7.3 函数句柄 120
7.4 命令/函数对偶性 122
7.5 函数名解析 122
7.6 调试M文件 122
7.6.1 调试脚本文件 122
7.6.2 调试函数 124
7.7 递归 124
7.8 本章小结 125
7.9 本章练习 125

第8章 循环 127
8.1 使用连续for语句的确定循环 127
8.1.1 二项式系数 127
8.1.2 更新过程 128
8.1.3 嵌套for语句 129
8.2 使用连续while语句的不确定循环 129
8.2.1 猜谜游戏 129
8.2.2 while语句 130
8.2.3 投资翻倍的时间 130
8.2.4 质数 131
8.2.5 抛射体轨迹 132
8.2.6 break和continue语句 133
8.2.7 菜单 134
8.3 本章小结 134
8.4 本章练习 135

第9章 MATLAB图形 139
9.1 基本二维图形 139
9.1.1 标签 140
9.1.2 在相同的坐标轴上绘制多个图形 140
9.1.3 线型、标记和颜色 141
9.1.4 坐标轴限制 141
9.1.5 在一幅图中绘制多个图形：subplot 142
9.1.6 figure、clf和cla函数 143
9.1.7 图形输入 143
9.1.8 对数作图 143
9.1.9 极坐标作图 144
9.1.10 绘制快速变化的数学函数：fplot 145
9.1.11 属性编辑器 145
9.2 三维作图 145
9.2.1 plot3 145
9.2.2 使用comet3绘制三维动画 146
9.2.3 网面 146
9.2.4 等高线图 148
9.2.5 使用NaN剪切曲面 148
9.2.6 可视化向量场 149
9.2.7 矩阵的可视化 150
9.2.8 三维图形的旋转 150
9.3 句柄图形 151
9.3.1 获得句柄 151
9.3.2 图形对象的属性和修改方法 152
9.3.3 句柄向量 153
9.3.4 图形对象创建函数 154
9.3.5 指定父对象 154
9.3.6 定位图形 154
9.4 编辑绘图 155
9.4.1 绘图编辑模式 155
9.4.2 属性编辑器 155
9.5 动画 156
9.6 颜色等属性 158
9.6.1 色图 158
9.6.2 曲面绘图的颜色 160
9.6.3 Truecolor(真彩) 160
9.7 光照和镜头 161
9.8 保存、打印和导出图形 161
9.8.1 保存和打开图像文件 161
9.8.2 打印图形 161
9.8.3 导出图形 162
9.9 本章小结 162
9.10 本章练习 163

0章 作为阵列的向量以及其他数据结构 167
10.1 更新过程 167
10.1.1 单位时间步长 167
10.1.2 非单位时间步长 169
10.1.3 使用函数 170
10.1.4 精确解 171
10.2 频率、柱状图和直方图 172
10.2.1 随机漫步 172
10.2.2 直方图 173
10.3 排序 173
10.3.1 冒泡排序 173
10.3.2 MATLAB中的sort函数 175
10.4 结构体 175
10.5 元胞阵列 177
10.5.1 将数据赋给元胞阵列 177
10.5.2 访问元胞阵列中的数据 178
10.5.3 使用元胞阵列 178
10.5.4 显示和可视化元胞阵列 179
10.6 类和对象 179
10.7 本章小结 179

1章 错误和陷阱 181
11.1 语法错误 181
11.1.1 向量的大小不匹配 181
11.1.2 名称屏蔽 182
11.2 逻辑错误 182
11.3 舍入误差 182
11.4 本章小结 183
11.5 本章练习 183

第II部分 实践应用
2章 动力系统 187
12.1 悬臂梁 188
12.2 电流 189
12.3 自由落体 191
12.4 摩擦力作用下的投射体问题 197
12.5 本章小结 200
12.6 本章练习 200

3章 仿真 201
13.1 随机数的生成 201
13.2 旋转硬币 202
13.3 投掷骰子 202
13.4 细菌分裂 203
13.5 随机游走 203
13.6 交通流量 204
13.7 正态(高斯)随机数 206
13.8 总结 207
13.9 本章练习 207

4章 数值方法入门 209
14.1 方程组 209
14.1.1 牛顿法 209
14.1.2 二分法 211
14.1.3 fzero函数 212
14.1.4 roots函数 212
14.2 积分 212
14.2.1 梯形法则 212
14.2.2 辛普森法则 213
14.2.3 quad函数 214
14.3 数值微分 214
14.4 一阶微分方程 215
14.4.1 欧拉方法 215
14.4.2 示例：细菌生长 216
14.4.3 另一种下标表示法 217
14.4.4 预估-校正法 218
14.5 线性常微分方程(LODE) 218
14.6 龙格-库塔法 219
14.6.1 单个微分方程 219
14.6.2 差分方程组：混沌 219
14.6.3 将额外参数传递给ODE求解程序 221
14.7 偏微分方程 222
14.8 复数变量和保角映像 224
14.9 其他数值方法 226
14.10 本章小结 227
14.11 本章练习 227

5章 信号处理 229
15.1 谐波分析 230
15.2 快速傅里叶变换(FFT) 233

6章 Simulink工具箱 237
16.1 弹簧-质块-阻尼器动力系统 241
16.2 弹跳球动力系统 243
16.3 范德波尔振子 244
16.4 杜芬振子 245
16.5 本章练习 246

7章 Symbolic工具箱 249
17.1 代数 250
17.1.1 多项式 250
17.1.2 向量 252
17.1.3 矩阵 253
17.2 微积分 255
17.3 拉普拉斯变换和Z变换 257
17.4 广义函数* 258
17.5 微分方程 259
17.6 funtool、MuPAD和帮助文档的使用 260
17.6.1 funtool 260
17.6.2 MuPAD记事本和帮助文档 260
17.7 本章练习 262

附录A 语法：快速参考 263
附录B 运算符 267
附录C 命令与函数：快速参考 269
附录D 部分练习的答案 277