MATLAB工程计算及应用

　　MATLAB是集数学计算、图形处理和程序语言设计于一体的著名数学软件。本书以全新的编排方式，由浅入深、循序渐进地介绍了MATLAB 6.0的主要函数命令，包括入门指示、数值计算功能、图形可视化、程序设计、句柄图形和图形用户界面、与外部程序的接口以及Notebook等高级功能。本书采用以命令和概念为基础，结合大量设计实例、操作经验和技巧，系统讲述了MATLAB 6.0的强大数值计算功能及其图形图像处理功能，使读者能在较短的时间内全面掌握MATLAB 6.0的使用技巧，同时使学习更加直观、方便，条理更加清晰。本书为高等院校理工科本科生、研究生的教材，也可以作为广大科技工作者掌握和精通MATLAB的自学用书。

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第1章　MATLAB系统简介　1                   
 1.1　MATLAB概述　1                   
 1.1.1　MATLAB的起源与发展　1                   
 1.1.2　MATLAB的主要特点　2                   
 1.1.3　MATLAB的基本组成　2                   
 1.1.4　MATLAB在工程教学中的应用　2                   
 1.2　MATLAB R12的安装和卸载　3                   
 1.2.1　对系统的要求　3                   
 1.2.2　MATLAB 6.0的安装过程　4                   
 1.2.3　MATLAB 6.0的卸载　7                   
 1.3　MATLAB快速入门　7                   
 1.3.1　MATLAB的启动和退出　7                   
 1.3.2　认识MATLAB工作环境及操作　9                   
 1.3.3　MATLAB通用命令和编辑键　11                   
 1.4　MATLAB的帮助文件　12                   
 1.4.1　常用帮助命令　13                   
 1.4.2　其他帮助命令　16                   
 1.5　MATLAB 6.0的新增功能　17                   
 1.6　小结　18                   
 习题　 19                   
                   
 第2章　MATLAB的矩阵和数组运算　20                   
 2.1　矩阵函数和矩阵运算　20                   
 2.1.1　矩阵的创建　20                   
 2.1.2　矩阵的保存和提取　27                   
 2.1.3　矩阵元素的标识　27                   
 2.1.4　基本矩阵函数和矩阵分解函数　31                   
 2.1.5　矩阵的加. 减. 乘. 除和乘方运算　33                   
 2.1.6　矩阵函数　35                   
 2.2　数组函数和数组运算　37                   
 2.2.1　数组和矩阵的区别　37                   
 2.2.2　数组加. 减. 乘. 除和乘方　38                   
 2.2.3　数组函数　40                   
 2.3　数据的输出　42                   
 2.3.1　输出格式　42                   
 2.3.2　特殊变量和常数　43                   
 2.4　小结　45                   
 习题　 45                   
                   
 第3章　计算结果可视化　47                   
 3.1　MATLAB的图形窗口　47                   
 3.1.1　创建与控制图形输出窗口　47                   
 3.1.2　图形窗口的操作　48                   
 3.2　二维平面图形与坐标系　48                   
 3.2.1　几个基本的绘图命令　48                   
 3.2.2　线型和颜色　54                   
 3.2.3　二维数值函数曲线的专用命令fplot　56                   
 3.2.4　二维符号函数曲线的专用命令　58                   
 3.2.5　图形窗口的分割　59                   
 3.2.6　坐标系的调整　60                   
 3.3　三维绘图　61                   
 3.3.1　基本的三维绘图命令　62                   
 3.3.2　线和面填色　63                   
 3.3.3　三维曲面绘图命令　64                   
 3.3.4　基本三维绘图命令的几个改进命令　67                   
 3.3.5　等高线图形的绘制. 标注和填充　69                   
 3.3.6　三维视图可视效果的控制　72                   
 3.3.7　三维图形的照明和材质处理　77                   
 3.3.8　柱面和球面的三维表达　80                   
 3.4　四维表现图　81                   
 3.4.1　用色彩进行四维表现　82                   
 3.4.2　用切片图和等位线图进行四维表现　82                   
 3.5　特殊图形　84                   
 3.5.1　面积图命令area　85                   
 3.5.2　直方图命令bar　85                   
 3.5.3　饼图命令pie　88                   
 3.5.4　柱形图命令hist　89                   
 3.5.5　火柴杆图命令stem　90                   
 3.5.6　阶梯图命令stairs　92                   
 3.5.7　误差棒图命令errorbar　92                   
 3.6　坐标系下绘制二维和三维图形　93                   
 3.6.1　极坐标系下绘制图形　93                   
 3.6.2　柱坐标系和球坐标系下绘制图形　94                   
 3.7　坐标轴的控制和图形标注　96                   
 3.7.1　坐标轴控制函数axis　96                   
 3.7.2　图形标注　97                   
 3.8　MATLAB的图形标注精细命令　102                   
 3.8.1　多行字符串的标注　102                   
 3.8.2　标注字体以及字体风格和大小的设置　102                   
 3.8.3　上下标的设置　103                   
 3.9　MATLAB 6.0中的新增函数　103                   
 3.10　小结　105                   
 习题　 106                   
                   
 第4章　MATLAB程序设计基本知识　107                   
 4.1　MATLAB的变量与表达式　107                   
 4.1.1　MATLAB的变量与类型　107                   
 4.1.2　MATLAB基本表达式　108                   
 4.2　字符串数组. 单元数组和结构数组　109                   
 4.2.1　MATLAB的数据结构　109                   
 4.2.2　MATLAB字符串数组　110                   
 4.2.3　MATLAB单元数组　112                   
 4.2.4　MATLAB结构数组　115                   
 4.3　MATLAB运算符与操作符　117                   
 4.3.1　运算符　117                   
 4.3.2　操作符　117                   
 4.4　关系运算与逻辑运算　118                   
 4.4.1　关系运算　118                   
 4.4.2　逻辑运算　119                   
 4.4.3　关系与逻辑函数　121                   
 4.5　MATLAB程序结构　126                   
 4.5.1　顺序结构　126                   
 4.5.2　循环结构　126                   
 4.5.3　分支结构　128                   
 4.6　程序流控制语句　131                   
 4.7　M文件　133                   
 4.7.1　M文件简介　133                   
 4.7.2　命令文件　134                   
 4.7.3　函数文件　136                   
 4.8　M文件调试的主要功能　139                   
 4.8.1　调试的主要命令　139                   
 4.8.2　调试的使用　139                   
 4.8.3　利用编辑器修改和调试M文件　140                   
 4.9　小结　141                   
 习题　 141                   
                   
 第5章　MATLAB符号计算及工具箱　143                   
 5.1　创建符号变量　144                   
 5.1.1　sym函数定义符号变量　144                   
 5.1.2　syms函数定义符号变量　145                   
 5.2　创建符号　146                   
 5.2.1　符号表达式和符号方程　146                   
 5.2.2　创建符号矩阵　147                   
 5.2.3　数字矩阵和符号矩阵的转换　148                   
 5.2.4　符号矩阵的引用和修改　148                   
 5.2.5　建立符号数学函数　150                   
 5.2.6　三种数据类型之间的相互转换　151                   
 5.3　符号矩阵的基本运算　152                   
 5.3.1　四则运算　152                   
 5.3.2　符号矩阵线性代数运算　153                   
 5.3.3　MATLAB关于不同精度的控制　154                   
 5.4　可视化的符号函数分析界面　155                   
 5.4.1　单变量函数分析界面　155                   
 5.4.2　泰勒级数逼近分析界面　156                   
 5.5　使用MAPLE的符号资源　157                   
 5.5.1　MAPLE与MATLAB的连接命令　157                   
 5.5.2　MAPLE特殊函数清单及其调用　159                   
 5.6　小结　161                   
 习题　 161                   
                   
 第6章　MATLAB在工程教学中的应用　162                   
 6.1　解线性方程组　162                   
 6.1.1　矩阵的分解　162                   
 6.1.2　线性方程组的求解　169                   
 6.1.3　恰定方程组　169                   
 6.1.4　超定方程组　171                   
 6.1.5　欠定方程组　172                   
 6.1.6　方程组的非负最小二乘解　172                   
 6.1.7　方程解的精度　173                   
 6.1.8　用函数零点求方程的解　175                   
 6.1.9　符号方程及方程组的求解　180                   
 6.1.10　矩阵的特征值和特征向量　183                   
 6.1.11　矩阵的对角化和其他矩阵函数　186                   
 6.2　多项式运算　188                   
 6.2.1　多项式的表示和创建　188                   
 6.2.2　多项式的基本运算　190                   
 6.2.3　因式分解和展开　195                   
 6.2.4　多项式的简化　196                   
 6.2.5　多项式的提取和替换　198                   
 6.3　曲线拟合　201                   
 6.3.1　多项式拟合　201                   
 6.3.2　非线性最小二乘估计　203                   
 6.4　插值和样条　204                   
 6.4.1　一维插值　204                   
 6.4.2　二维函数插值　206                   
 6.4.3　样条函数插值　207                   
 6.5　数值积分和微分　210                   
 6.5.1　一维数值积分　210                   
 6.5.2　多重数值积分　211                   
 6.5.3　数值微分　212                   
 6.6　符号微积分应用　214                   
 6.6.1　符号自变量的确定　214                   
 6.6.2　极限　215                   
 6.6.3　导数和微分　216                   
 6.6.4　符号积分　218                   
 6.6.5　符号求和　219                   
 6.6.6　泰勒级数　219                   
 6.7　常微分方程的求解　220                   
 6.7.1　常微分方程的数值解法　220                   
 6.7.2　MATLAB中ODE文件说明　224                   
 6.7.3　常微分方程的符号解　227                   
 6.8　数据分析函数和傅立叶变换　229                   
 6.8.1　数据分析函数的基础运算和有限差分　230                   
 6.8.2　傅立叶变换和傅立叶逆变换　233                   
 6.9　稀疏矩阵　236                   
 6.9.1　稀疏矩阵的存储　237                   
 6.9.2　稀疏矩阵的创建　238                   
 6.9.3　稀疏矩阵的查看　240                   
 6.9.4　稀疏矩阵的运算　241                   
 6.10　小结　243                   
 习题　244                   
                   
 第7章　句柄图形和GUI程序设计　247                   
 7.1　句柄图形　247                   
 7.1.1　图形对象. 对象句柄和句柄图形的结构层次　247                   
 7.1.2　图形对象属性的获取及其设置　252                   
 7.1.3　图形对象的属性编辑器　254                   
 7.2　用户界面菜单对象和上下文菜单　258                   
 7.2.1　菜单对象的创建　258                   
 7.2.2　菜单对象的属性　260                   
 7.2.3　用户界面上下文菜单(Uicontextmenu)　264                   
 7.3　用户界面控制对象(Uicontrol)　265                   
 7.3.1　控制对象的创建　265                   
 7.3.2　控制对象的类型和属性　266                   
 7.4　 图形用户界面(GUI)设计　270                   
 7.4.1　图形用户界面的制作过程　270                   
 7.4.2　GUI设计工具集简介及其功能　271                   
 7.4.3　设计用户界面菜单对象和用户界面控制对象　272                   
 7.4.4　用户图形界面功能的测试和配套文件　281                   
 7.5　用户界面对话框设计　285                   
 7.5.1　专用对话框设计　285                   
 7.5.2　标准对话框　289                   
 7.6　小结　292                   
                   
 第8章　Notebook初步　294                   
 8.1　Notebook安装和启动　294                   
 8.1.1　Notebook的安装　294                   
 8.1.2　Notebook的启动　296                   
 8.2　M-book模板和Notebook的菜单　297                   
 8.2.1　M-book模板　297                   
 8.2.2　Notebook的菜单命令　298                   
 8.3　Notebook的使用　299                   
 8.3.1　单元及单元组的基本操作　299                   
 8.3.2　计算区的基本操作　301                   
 8.3.3　单元的整体操作和循环运行　302                   
 8.3.4　输出与文档打印　304                   
 8.4　科技演讲稿的制作　304                   
 8.5　小结　306                   
 习题　307                   
                   
 第9章　综合实例　308                   
 9.1　振动问题　308                   
 9.1.1　单自由度体系有阻尼自由振动　308                   
 9.1.2　单自由度体系有阻尼受迫振动　312                   
 9.1.3　双自由度可解耦系统的振型分析　314                   
 9.2　热力学和分子问题　317                   
 9.2.1　温度的转换　317                   
 9.2.2　设计一个温度转换的图形用户界面　318                   
 9.2.3　麦克斯韦分布曲线　322                   
 9.3　信号系统　324                   
 9.3.1　连续信号问题　324                   
 9.3.2　离散信号问题　328                   
 9.4　其他类问题　332                   
 9.5　小结　335