MATLAB数学计算范例教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:石博强等编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-4

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787113058296

丛书系列:

图书标签:

• 软件
• MATLAB
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• 数学计算
• 范例
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• 科学计算
• 工程数学
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• 高等数学
• 程序设计

MATLAB工程实践指南：从理论到应用的系统性学习 本书旨在为广大工程技术人员、科研工作者以及对MATLAB在工程领域应用感兴趣的学生提供一套全面、系统且具有实践指导意义的学习材料。我们跳脱出单纯的数学计算罗列，而是聚焦于MATLAB如何作为一种强大的工程工具，在实际问题解决中发挥关键作用。本书内容涵盖了从基础理论到高级应用的各个层面，力求帮助读者建立起扎实的MATLAB工程应用能力，从而高效地完成复杂的工程项目。 核心理念与目标读者 本书的核心理念在于强调“学以致用”。我们认为，掌握MATLAB的真正价值在于能够将其应用于解决真实的工程挑战。因此，本书内容的设计紧密围绕工程实践展开，通过大量的真实案例分析和项目演练，帮助读者理解MATLAB在不同工程学科中的应用潜力。 本书的目标读者包括但不限于： 在校大学生：特别是在自动化、电子工程、机械工程、控制科学、信号处理、通信工程、航空航天、土木工程等专业学习的学生，希望通过MATLAB提升课程学习效率，为未来的毕业设计和科研项目打下坚实基础。 在职工程师：需要利用MATLAB进行系统仿真、数据分析、算法开发、产品原型设计等工作的工程师，希望系统性地学习MATLAB的工程应用技巧，提高工作效率和解决问题的能力。 科研人员：在学术研究中需要进行数值计算、建模仿真、实验数据处理的科研人员，希望掌握MATLAB的强大功能，加速科研进程。 对工程领域感兴趣的跨学科学习者：希望了解MATLAB在不同工程领域如何发挥作用，并希望将其作为一种通用工程工具的学习者。 内容概览与结构设计 本书在结构上力求逻辑清晰、循序渐进，从基础概念入手，逐步深入到复杂的工程应用场景。 第一部分：MATLAB工程基础与编程环境 MATLAB概述与安装配置：简要介绍MATLAB的历史、功能特点及其在工程领域的地位，并提供详细的安装和环境配置指南，确保读者能够顺利搭建起学习平台。 MATLAB开发环境详解：深入剖析MATLAB的集成开发环境（IDE），包括命令窗口、编辑器、工作区、变量监视器、命令历史等核心组件的使用技巧，以及如何进行高效的程序调试。 MATLAB基础语法与数据结构：复习和强化MATLAB的基础语法，包括变量、数据类型（标量、向量、矩阵、多维数组）、运算符、控制流语句（if-else, for, while）等，并着重讲解矩阵运算在工程问题中的重要性。 M文件编程与函数创建：学习如何编写M文件脚本和函数，理解函数传参、返回值、局部与全局变量等概念，为开发复杂的工程算法打下基础。 图形绘制与可视化：掌握MATLAB强大的二维和三维图形绘制功能，包括plot, scatter, surf, mesh等常用函数，以及如何定制图形的颜色、线型、标记、坐标轴标签、图例等，实现对工程数据的直观展示。 第二部分：核心工程应用模块 本部分是本书的重点，我们将围绕几个关键的工程应用领域，系统讲解MATLAB的相应功能和应用方法。 信号处理与分析： 数字信号生成与处理：学习生成各种标准信号（正弦波、方波、指数信号等），以及如何进行信号的滤波（FIR、IIR）、采样、量化等操作。 傅里叶变换与频谱分析：深入理解FFT（快速傅里叶变换）原理，掌握如何进行信号的频率域分析，识别信号的频谱特性，以及如何处理噪声。 滤波器设计与实现：学习使用MATLAB的滤波器设计工具箱（如`designfilt`, `firpm`, `butter`, `cheby1`等函数）设计低通、高通、带通、带阻等各类数字滤波器，并将其应用于实际信号处理。 时域与频域分析的综合应用：通过实例，展示如何结合时域和频域分析来解决诸如通信信号解调、音频降噪、振动分析等问题。 控制系统设计与仿真： 系统建模与表示：学习如何用传递函数（tf）、状态空间（ss）、零极点增益（zpk）等形式表示线性时不变（LTI）系统。 系统分析与响应：掌握如何分析系统的稳定性（根轨迹、Bode图、Nyquist图）、计算系统的时域响应（阶跃响应、脉冲响应、零输入响应、零状态响应），以及进行系统性能指标的评估。 控制器设计：学习PID控制器、超前/滞后校正、状态反馈等经典控制器的设计方法，并通过根轨迹、频率响应等方法进行调优。 闭环系统仿真：利用Simulink平台，构建复杂的控制系统框图，进行系统的动态仿真，观察系统在不同输入下的行为，并对仿真结果进行分析。 数字控制与离散化：学习如何将连续时间系统离散化，以及如何设计数字控制器。 数据分析与统计建模： 数据导入与预处理：学习如何从各种文件格式（txt, csv, xls, mat）导入数据，并进行数据清洗、缺失值处理、异常值检测等预处理操作。 统计描述与推断：掌握均值、方差、标准差、相关系数等基本统计量计算，以及假设检验、置信区间的概念与应用。 回归分析：学习线性回归、多项式回归等方法，用于建立变量之间的关系模型，并进行预测。 分类与聚类：介绍基本的分类算法（如逻辑回归、SVM）和聚类算法（如K-means），并演示如何在MATLAB中实现。 时间序列分析：学习时间序列数据的可视化、平稳性检验、自相关与偏自相关分析，以及ARIMA等模型的使用。 数值计算与优化： 线性方程组求解：深入理解各种矩阵分解方法（LU, Cholesky, QR）在求解线性方程组中的应用。 非线性方程求解：学习牛顿法、割线法等求解非线性方程组的方法。 数值积分与微分：掌握Trapezoidal法则、Simpson法则等数值积分方法，以及数值微分的应用。 最优化问题求解：介绍无约束优化（梯度下降、共轭梯度）、约束优化（二次规划、线性规划）等问题，并利用MATLAB的优化工具箱（Optimization Toolbox）求解。 第三部分：高级工程应用与项目实战 在掌握了基础模块的知识后，本部分将进一步引导读者将所学技能应用于更复杂的工程场景，并通过实际项目来巩固和提升能力。 Simulink高级应用： Simulink模块库详解：深入介绍Simulink中常用的模块，如Sources, Sinks, Continuous, Discrete, Math Operations, Signal Routing等，以及Stateflow在状态机建模中的应用。 自定义模块与S-function：学习如何创建自定义模块和S-function，以集成C/C++代码或实现更复杂的建模逻辑。 联合仿真与代码生成：介绍Simulink如何与其他工具（如PLCSIM, VTB）进行联合仿真，以及如何从Simulink模型生成C/C++代码，用于嵌入式系统开发。 图像处理与计算机视觉基础： 图像读取、显示与处理：学习如何读取、显示不同格式的图像，并进行灰度化、二值化、噪声去除、边缘检测等基本图像处理操作。 图像变换与增强：掌握图像的几何变换（旋转、缩放、平移）、频率域处理、直方图均衡化等技术。 特征提取与目标识别初步：介绍SIFT, SURF等特征提取算法，以及简单的模板匹配和物体识别方法。 嵌入式系统开发辅助： 嵌入式目标硬件支持：介绍MATLAB如何与常见的嵌入式开发板（如Arduino, Raspberry Pi, TI C2000系列）集成，进行模型部署。 嵌入式代码生成与调试：通过实例演示，如何从Simulink模型生成C/C++代码，并在目标硬件上运行和调试。 实际工程项目案例： [具体工程案例一]：例如，设计并仿真一个低成本无人机姿态控制系统，包括传感器数据融合、PID控制器设计、Simulink仿真验证等。 [具体工程案例二]：例如，利用MATLAB进行工业生产线振动信号的监测与故障诊断，包括信号采集、特征提取、机器学习分类器构建等。 [具体工程案例三]：例如，基于MATLAB实现一个简单的图像识别应用，如手写数字识别或人脸检测。 学习方法与建议 本书不仅仅是知识的堆砌，更重要的是引导读者掌握学习MATLAB的有效方法。 动手实践：MATLAB的学习离不开大量的实践。读者应积极动手敲击代码，运行示例，并尝试修改参数，观察结果变化。 理解原理：在应用MATLAB函数时，尽量理解其背后的数学原理和算法。这有助于更深入地掌握工具，并能根据实际情况进行灵活运用。 查阅文档：MATLAB拥有极其详尽的官方文档。遇到问题时，优先查阅官方文档是解决问题最直接有效的方式。 独立思考与问题解决：在遇到工程问题时，尝试分解问题，并思考如何用MATLAB的现有工具来解决。即使遇到困难，也不要轻易放弃，通过查阅资料、论坛等方式寻求解决方案。 项目驱动学习：尝试将所学知识应用于自己感兴趣的项目中，这种项目驱动的学习方式将大大提升学习的积极性和效率。 本书特色 内容全面且系统：涵盖MATLAB工程应用的核心模块，适合不同层次的学习者。 注重实践：大量的案例分析和项目演练，帮助读者快速将理论知识转化为实际操作能力。 工程导向：内容设计紧密结合工程实际问题，解决读者在工程实践中遇到的挑战。 语言通俗易懂：避免使用过于晦涩的学术语言，力求将复杂的概念清晰地阐述清楚。 循序渐进：从基础到高级，结构安排合理，保证读者能够逐步掌握。 通过本书的学习，我们希望读者不仅能够熟练掌握MATLAB的各项功能，更能培养出独立运用MATLAB解决复杂工程问题的能力，为未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。

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这本《MATLAB数学计算范例教程》简直是我的救星！作为一名刚踏入科研领域的新手，我对着那些复杂的数学模型和编程语言束手无策。市面上很多教程要么理论堆砌，要么代码晦涩难懂，看得我头昏脑涨。但这本书不一样，它就像一位耐心的老教授，总能用最直观的方式将深奥的数学概念与MATLAB的实际操作结合起来。我尤其喜欢它在介绍插值、优化算法时，不仅给出了代码实现，还详细解析了背后的数学原理，让我不再是机械地复制粘贴，而是真正理解了“为什么”要这么做。书中大量的实战案例，覆盖了从基础的矩阵运算到进阶的微分方程求解，每一步都配有清晰的图示和代码注释。有一次我需要为一个实验数据进行拟合，对着公式冥思苦想了三天，结果翻到这本书的相应章节，三下五除二就搞定了，效率提升不是一星半点。它真正做到了“范例”的精髓——把理论转化为可以触摸、可以运行的实际成果。对于那些想把MATLAB真正用起来，而不是停留在皮毛的用户来说，这本书绝对是案头必备的工具书，强烈推荐给所有工程、物理和应用数学方向的同仁们。

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说实话，我抱着一种试试看的心态买了这本《MATLAB数学计算范例教程》，因为我对这类“XX范例”的书籍总是持保留态度，总觉得内容会比较零散，不成体系。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它的结构设计极其精妙，不像某些教材那样强行将不相关的知识点拼凑在一起。作者似乎非常了解学习者从入门到精通的认知曲线，内容的递进非常自然流畅。比如，在处理傅里叶变换时，它不是直接扔给你一个`fft`函数的使用说明，而是先用一个简单的周期信号例子让你感受频谱分析的直观意义，然后再逐步过渡到实际信号的去噪处理，每一步都扣得很紧。更让我欣赏的是，它在涉及统计分析模块时，对假设检验和蒙特卡洛模拟的讲解深入浅出，代码简洁高效，跑出来的结果完全符合预期，并且非常稳定。对于我这种需要频繁进行数据处理和结果可视化的用户而言，这本书的范例代码质量极高，几乎可以直接拿来套用或稍加修改。它不仅教会了我“怎么算”，更重要的是，它培养了我使用MATLAB解决实际工程问题的“思维模式”。这是一本真正有灵魂的技术书籍，而不是冷冰冰的说明手册。

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对于我这种视觉学习者来说，一本没有足够多图表的数学计算书简直是灾难。我原本以为《MATLAB数学计算范例教程》会是枯燥的文本和代码的堆砌，但我错了，它简直是数学可视化艺术品展示会。这本书在图形和图表输出方面的范例丰富程度和质量，是我见过所有MATLAB教程中最顶尖的。它不仅仅是教你如何调用`plot`函数，而是深入到三维曲面渲染、动画演示复杂函数变化过程，乃至自定义图形对象属性的细节。例如，书中演示如何利用`surf`函数绘制流体力学中的涡旋结构时，代码的精炼和最终图像的震撼效果，让我当场就决定要用这本书里的技巧来改进我毕业论文里的那些丑陋的二维图表。作者对颜色映射（colormap）和坐标轴样式的精细调整，让原本晦涩的数学结果变得直观可感。这不仅仅是一本计算教程，更是一本关于如何“漂亮地展示你的计算结果”的指南。对于需要做学术报告和论文撰写的用户，这本书在可视化这一块的价值，甚至超过了它的计算本身。

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我是一名资深的软件工程师，日常工作与学术研究的交集不多，但最近接手了一个需要进行大量数值模拟的项目，这才不得不重新拾起大学时学过的一些数值分析知识，并与MATLAB结合起来。说实话，我更偏爱那些代码干净利落、逻辑清晰的资源，我对那些写得拖泥带水的教程向来敬而远之。这本《MATLAB数学计算范例教程》在代码的“工程化”方面做得相当出色。它的范例代码很少出现那种为了演示某个小功能而过度简化的结构，而是尽可能模拟真实场景下的编程习惯，比如良好的变量命名、模块化的函数封装，以及关键步骤的错误处理思路。当我学习到有限元方法那一章时，我本来以为会看到一堆复杂的线性代数求解器，结果作者用了一种非常巧妙的边界条件处理方式，让原本看起来天书般的公式，通过几行MATLAB代码就得到了优雅的实现。这种由繁化简的能力，正是顶尖工程师和优秀教材所共有的特质。我甚至开始用这本书里的编程规范来重构我手头一些老旧的代码模块，收效甚佳。这本书对于想从“脚本使用者”升级为“程序设计者”的用户来说，价值不可估量。

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坦白讲，我买这本书前，我对MATLAB的感情是很复杂的。一方面我知道它在工程界的地位无可取代，另一方面我总觉得它的界面和编程哲学有点“老派”，不如Python那样灵活多样。但接触了《MATLAB数学计算范例教程》之后，我对MATLAB的看法有了极大的改观。这本书最成功的一点，在于它充分挖掘了MATLAB在矩阵运算和可视化方面的原生优势。它没有回避MATLAB在某些领域的“短板”，而是集中火力展示了它在快速原型设计和高精度数值求解上的强大能力。我对比了用Python库和用这本书里介绍的方法进行大规模线性系统求解的速度，MATLAB的向量化操作效率简直是碾压级的。特别是关于动态系统仿真那部分，书中对于`ode45`等求解器的参数设置和结果后处理的讲解非常到位，特别是对雅可比矩阵的灵活应用，让我明白了为什么在数值计算领域，MATLAB依然是黄金标准。这本书让我意识到，很多时候我们对工具的偏见，源于我们没有掌握它最核心的用法。这本书，就是一把通往MATLAB核心能力的钥匙。

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我无语了，这样的书也能出版？计算机的读物水很深！！！

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