MATLAB 2016基础实例教程(附教学视频)

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胡仁喜 (作者)

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内容摘要

本书以MATLAB 2016为基础,结合高等学校学生的教学经验和计算科学的应用,从零基础出发,以实用为过程,主要内容包括MATLAB的入门、数据结构、数值运算、矩阵运算、程序设计基础、二维图形绘制、矩阵的应用、多项式与方程组、图形用户界面设计、三维动画演示和SIMULINK仿真基础等内容。

目录

第1章 MATLAB入门 1
1.1 MATLAB中的科学计算概述 1
1.1.1 MATLAB的发展历程 1
1.1.2 MATLAB的应用 2
1.1.3 MATLAB的特点 3
1.1.4 MATLAB系统 3
1.2 MATLAB 2016的用户界面 4
1.2.1 标题栏 4
1.2.2 功能区 5
1.2.3 工具栏 5
1.2.4 命令窗口 6
1.2.5 历史窗口 8
1.2.6 当前目录窗口 9
1.2.7 课堂练习—环境设置 10
1.3 MATLAB命令的组成 10
1.3.1 基本符号 11
1.3.2 功能符号 12
1.3.3 常用指令 14
1.4 课后习题 15
第2章 MATLAB的数据结构 16
2.1 数据类型 16
2.1.1 数值类型 16
2.1.2 操作实例 18
2.1.3 逻辑类型 19
2.1.4 课堂练习—数值的逻辑运算练习 20
2.1.5 结构类型 20
2.1.6 定义类型 21
2.1.7 操作实例 22
2.2 数据定义 23
2.2.1 字符串定义 23
2.2.2 操作实例 25
2.2.3 向量定义 26
2.2.4 课堂练习—求解区间数值 28
2.2.5 矩阵定义 28
2.2.6 操作实例 29
2.2.7 课堂练习—创建成绩单 30
2.2.8 符号变量定义 30
2.2.9 课堂练习—定义变量x 31
2.3 综合实例—符号矩阵的创建 31
2.4 课后习题 34
第3章 数值运算 35
3.1 运算符 35
3.1.1 算术运算符 35
3.1.2 关系运算符 36
3.1.3 逻辑运算符 37
3.1.4 操作实例 38
3.2 数值数学运算 38
3.2.1 复数运算 38
3.2.2 课堂练习—复数求模运算 40
3.2.3 三角函数运算 41
3.2.4 课堂练习—求解正弦值 41
3.3 符号运算 41
3.3.1 符号表达式的基本运算 41
3.3.2 课堂练习—符号表达式的基本代数运算 42
3.4 向量数学运算 42
3.4.1 向量的四则运算 42
3.4.2 向量的点乘运算 43
3.4.3 向量的点积运算 44
3.4.4 操作实例 44
3.4.5 向量的叉积运算 45
3.4.6 课堂练习—计算向量的
混合积 45
3.5 矩阵数学运算 46
3.5.1 矩阵的加法运算 46
3.5.2 矩阵的减法运算 47
3.5.3 矩阵的乘法运算 47
3.5.4 矩阵的除法运算 49
3.5.5 操作实例 49
3.5.6 课堂练习—矩阵四则运算 50
3.5.7 幂函数 51
3.5.8 课堂练习—求解幂运算 52
3.6 元素运算 52
3.6.1 向量元素 52
3.6.2 矩阵元素 53
3.6.3 课堂练习—创建新矩阵 53
3.7 综合实例—材料力矩数据分析 54
3.8 课后习题 57
第4章 矩阵运算 59
4.1 矩阵的分类 59
4.1.1 基本矩阵 59
4.1.2 随机矩阵 61
4.1.3 操作实例 61
4.1.4 稀疏矩阵 62
4.1.5 伴随矩阵 63
4.1.6 课堂练习—变换基本矩阵 64
4.1.7 魔方矩阵 64
4.1.8 操作实例 64
4.1.9 托普利兹矩阵 65
4.1.10 希尔伯特矩阵 66
4.1.11 课堂练习—“病态”矩阵
 问题 66
4.1.12 操作实例 67
4.2 矩阵运算 68
4.2.1 矩阵的逆 68
4.2.2 操作实例 69
4.2.3 矩阵的转置 71
4.2.4 操作实例 71
4.2.5 课堂练习—矩阵更新问题 73
4.2.6 若尔当标准形 74
4.2.7 操作实例 75
4.3 矩阵变换 76
4.3.1 方向变换 77
4.3.2 阶梯矩阵 78
4.3.3 操作实例 79
4.3.4 课堂练习—矩阵的阶梯
变换 79
4.3.5 三角变换 79
4.4 矩阵分解 81
4.4.1 奇异值分解 81
4.4.2 楚列斯基分解 82
4.4.3 三角分解 83
4.4.4 操作实例 85
4.4.5 与 分解 86
4.4.6 QR分解 89
4.4.7 操作实例 91
4.5 综合实例—部门工资统计表的
分析 93
4.6 课后习题 98
第5章 程序设计基础 100
5.1 M文件 100
5.1.1 命令文件 100
5.1.2 课堂练习—创建电机
数据 102
5.1.3 函数文件 103
5.1.4 操作实例 105
5.1.5 课堂练习—求解函数表
达式 108
5.2 MATLAB程序设计 108
5.2.1 程序结构 108
5.2.2 操作实例 111
5.2.3 程序的注解 114
5.2.4 操作实例 115
5.2.5 程序的信息诊断 116
5.2.6 操作实例 121
5.2.7 程序调试 123
5.2.8 操作实例 125
5.3 函数句柄 127
5.3.1 函数句柄的创建与显示 127
5.3.2 函数句柄的调用与操作 127
5.3.3 课堂练习—计算差函数 127
5.4 综合实例—投票结果的概率
计算 128
5.5 课后习题 129
第6章 二维图形绘制 131
6.1 二维曲线的绘制 131
6.1.1 绘制二维图形 131
6.1.2 课堂练习—绘制函数图形 133
6.1.3 多图形显示 133
6.1.4 操作实例 135
6.1.5 课堂练习—绘制参数曲线的
图像 137
6.1.6 函数图形的绘制 137
6.1.7 操作实例 139
6.1.8 设置曲线样式 141
6.2 图形注释 142
6.2.1 注释图形标题及轴名称 142
6.2.2 图形标注 142
6.2.3 图例标注 144
6.2.4 操作实例 145
6.3 综合实例—比较函数曲线 147
6.4 课后习题 150
第7章 矩阵的应用 151
7.1 特征值与特征向量 151
7.1.1 特征值定义 151
7.1.2 矩阵特征值 152
7.1.3 操作实例 152
7.2 矩阵对角化 153
7.2.1 单位矩阵 154
7.2.2 对角化矩阵 154
7.2.3 课堂练习—判断矩阵是否
可以对角化 155
7.2.4 对角化转换 155
7.2.5 操作实例 156
7.3 符号与数值 158
7.3.1 符号与数值间的转换 158
7.3.2 操作实例 158
7.3.3 符号与数值间的精度设置 159
7.3.4 符号矩阵 160
7.3.5 操作实例 161
7.3.6 课堂练习—符号方阵的
运算 162
7.4 多元函数分析 162
7.4.1 雅可比矩阵 162
7.4.2 操作实例 163
7.5 综合实例—希尔伯特矩阵 163
7.6 课后习题 173
第8章 多项式与方程组 175
8.1 多项式的运算 175
8.1.1 多项式的创建 175
8.1.2 数值多项式四则运算 176
8.1.3 操作实例 176
8.1.4 多项式导数运算 177
8.1.5 课堂练习—创建导数
多项式 177
8.2 函数运算 178
8.2.1 函数的求值运算 178
8.2.2 课堂练习—求函数的
定点值 178
8.3 方程的运算 178
8.3.1 方程式的解 178
8.3.2 操作实例 179
8.3.3 线性方程有解 179
8.4 线性方程组求解 180
8.4.1 线性方程组定义 180
8.4.2 利用矩阵的基本运算 181
8.4.3 课堂练习—求方程组的解 182
8.4.4 利用矩阵分解法求解 183
8.4.5 操作实例 186
8.4.6 非负最小二乘解 187
8.4.7 操作实例 187
8.5 综合实例—求解电路中的
电流 189
8.6 课后习题 190
第9章 图形用户界面设计 192
9.1 用户界面概述 192
9.1.1 用户界面对象 192
9.1.2 图形用户界面 194
9.2 图形用户界面设计 195
9.2.1 GUI概述 195
9.2.2 GUI设计向导 196
9.2.3 GUI设计工具 197
9.2.4 GUI控件 200
9.2.5 课堂练习—设计响应曲线
界面 201
9.3 控件设计 202
9.3.1 创建控件 202
9.3.2 控件属性 203
9.3.3 菜单设计 206
9.3.4 操作实例 208
9.4 控件编程 210
9.4.1 回调函数 210
9.4.2 操作实例 211
9.5 综合实例—频谱图的绘制 213
9.6 课后习题 218
第10章 三维动画演示 219
10.1 三维绘图 219
10.1.1 三维曲线绘图命令 219
10.1.2 操作实例 220
10.1.3 课堂练习—圆锥螺旋线的
 绘制 222
10.2 三维图形修饰处理 222
10.2.1 视角处理 222
10.2.2 操作实例 223
10.3 特殊图形 224
10.3.1 向量图形 225
10.3.2 操作实例 226
10.4 图像处理及动画演示 227
10.4.1 图像的读写 227
10.4.2 课堂练习—图片的读取与
 保存 228
10.4.3 图像的显示及信息查询 228
10.4.4 操作实例 230
10.4.5 课堂练习—办公中心图像
 的处理 231
10.4.6 动画演示 232
10.4.7 操作实例 232
10.5 综合实例—椭球体积分计算
图形 233
10.6 课后习题 236
第11章 Simulink仿真设计 237
11.1 Simulink简介 237
11.2 Simulink编辑环境 238
11.2.1 Simulink的启动与退出 238
11.2.2 Simulink的工作环境 239
11.3 Simulink模块库 242
11.3.1 Commonly Used Blocks库 243
11.3.2 Continuous库 244
11.3.3 Discontinuities库 245
11.3.4 Discrete库 246
11.3.5 Logic and Bit Operations库 247
11.3.6 Math Operations库 248
11.3.7 Ports&Subsystems库 249
11.3.8 Sinks库 251
11.3.9 Sources库 251
11.3.10 User—Defined Functions库 253
11.4 Simulink的工作原理 254
11.5 模块的创建 254
11.5.1 创建模块文件 255
11.5.2 课堂练习—仿真文件的
 创建与保存 257
11.5.3 模块的基本操作 257
11.5.4 模块参数设置 258
11.5.5 模块的连接 260
11.5.6 课堂练习—阶跃信号对
 正弦波的影响 262
11.5.7 子系统及其封装 262
11.5.8 操作实例 266
11.6 仿真分析 269
11.6.1 仿真参数设置 269
11.6.2 仿真的运行和分析 271
11.6.3 仿真错误诊断 272
11.6.4 课堂练习—分析信号的
 选择输出 273
11.7 综合实例—强迫扭转振动仿真
分析 273
11.8 课后习题 276
第12章 应用程序接口设计 278
12.1 应用程序接口介绍 278
12.2 MATLAB与.NET联合编程 278
12.3 MATLAB与Excel联合编程 279
12.3.1 Excel Link安装与运行 279
12.3.2 Excel Link函数 282
12.4 综合实例—在Excel中绘制
数据插补曲线 282
第13章 矩阵的运算设计实例 286
13.1 矩阵介绍 286
13.2 杨辉三角形 287
13.3 帕斯卡矩阵 287
13.3.1 创建帕斯卡矩阵 287
13.3.2 帕斯卡矩阵的属性 288
13.3.3 抽取帕斯卡矩阵对角线
 元素 289
13.3.4 矩阵的应用 290
13.4 符号矩阵 291
13.4.1 生成符号矩阵 291
13.4.2 符号矩阵的基本运算 291
13.4.3 符号矩阵的应用 292
第14章 控制系统的时域分析设计
 实例 294
14.1 控制系统的分析 294
14.1.1 控制系统的仿真分析 294
14.1.2 闭环传递函数 295
14.2 闭环传递函数的响应分析 296
14.2.1 阶跃响应曲线 296
14.2.2 冲激响应曲线 296
14.2.3 斜坡响应 297
14.3 控制系统的稳定性分析 298
14.3.1 状态空间实现 298
14.3.2 稳定性 299
第15章 测定线膨胀系数设计实例 300
15.1 线膨胀系数 300
15.2 线膨胀量的测定 301
15.2.1 创建数据矩阵 301
15.2.2 比较不同温度下膨胀量的
 图形 302
15.2.3 比较膨胀量平均值 306
15.2.4 线膨胀差值cz的范围 307
15.3 线膨胀系数计算 309
15.3.1 线膨胀系数表达式 309
15.3.2 分析线膨胀系数 310
第16章 数字低通信号频谱分析设计
 实例 311
16.1 数字低通信号频谱输出 311
16.2 数字低通信号分析 315
16.2.1 绘制功率谱 315
16.2.2 数字信号谱分析 317
第17章 课程设计 320
设计1—海森伯格矩阵的三角化 320
设计2—时域和频域的余弦波比较 321
设计3—部分最小二乘回归分析 321
设计4—生成三维心形图动画 322

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作者介绍

作者为具有多年教学经验的业内专家,本书是作者设计经验及教学心得的踪迹,书中案例丰富,内容全面,讲解细致。

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