Matlab与数学实验

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页数:219
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出版时间:2004-6
价格:16.00元
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isbn号码:9787113060077
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  • Matlab
  • 数学实验
  • 数值计算
  • 科学计算
  • 工程数学
  • 算法
  • 仿真
  • 数据分析
  • 高等数学
  • 数学建模
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具体描述

《Matlab与数学实验》着重介绍了数学软件Matlab的主要使用命令和内容,使读者能很快掌握Matlab数学软件的主要功能,并能用Matlab数学软件去解决实际中遇到的问题。此外,书中增加了与高等数学、线性代数、计算方法课程有关的数学实验内容,使Matlab融入到高等数学、线性代数或计算方法课程的教学中变得很方便。

现代嵌入式系统设计与应用 内容简介 本书深入探讨了现代嵌入式系统的核心概念、设计方法、关键技术及其在实际工业和消费电子领域的应用。全书内容涵盖了从底层硬件选型、实时操作系统(RTOS)选择与配置,到复杂的软件架构设计与系统级调试等多个维度,旨在为读者提供一个全面、系统且具有实践指导意义的嵌入式系统开发指南。 第一部分:嵌入式系统基础与硬件平台 本部分首先界定了嵌入式系统的定义、特点及其在当今技术格局中的重要地位。详细介绍了嵌入式系统的基本结构,包括处理器(微控制器MCU、微处理器MPU)、存储器(RAM、Flash、EEPROM)、输入/输出接口及各类外设模块。 重点剖析了主流的嵌入式处理器架构,特别是ARM Cortex-M系列在资源受限环境中的应用优势,以及Cortex-A系列在需要高性能和复杂操作系统(如Linux)支持时的部署策略。对片上总线架构(如AMBA AXI/AHB)的工作原理进行了透彻分析,解释了如何优化数据传输效率。 存储器的管理和选择是嵌入式设计的基础。本书详细讲解了非易失性存储器的特性对比(NOR vs. NAND Flash),数据在嵌入式系统中的生命周期管理,以及如何利用EEPROM或MRAM进行关键参数的持久化存储。此外,对功耗敏感型设计进行了初步探讨,介绍了低功耗模式(Sleep、Deep Sleep)的配置与唤醒机制。 第二部分:实时操作系统(RTOS)与任务管理 实时性是嵌入式系统区别于通用计算系统的核心特征之一。本部分聚焦于实时操作系统的原理与实践。我们选择了FreeRTOS作为主要的教学案例,同时对比了RT-Thread、VxWorks等主流RTOS的特性。 系统性地讲解了RTOS的核心概念:任务(Task)、任务调度(优先级继承、抢占式与协作式调度)、中断管理与上下文切换。书中提供了大量的代码示例,演示如何正确地创建、删除、挂起和恢复任务,并详细解释了优先级反转问题及其解决方案(如优先级继承协议、护航(Ceiling)协议)。 进程间通信(IPC)机制是构建复杂嵌入式应用的关键。本书详述了信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)、消息队列(Message Queue)和事件组(Event Group)的正确使用场景和潜在陷阱。特别强调了在多任务环境中,如何通过合理的IPC设计来避免死锁和竞态条件。 第三部分:嵌入式软件设计与驱动开发 本部分是软件层面的核心内容。软件设计遵循模块化、可移植性和可维护性的原则。首先介绍了嵌入式C语言的“禁忌”与最佳实践,包括指针操作、内存对齐和位操作的技巧。 设备驱动程序(Device Driver)的开发被视为嵌入式工程师的基本功。本书以通用异步收发传输器(UART)、I2C和SPI为例,从硬件寄存器级别开始,逐步构建出健壮的驱动层。详细阐述了中断服务程序(ISR)的设计规范,强调了ISR内代码的简洁性和快速返回的重要性,以及如何安全地与上层应用数据共享。 针对传感器和执行器的接口设计,本书深入讲解了模数转换器(ADC)和脉冲宽度调制(PWM)的使用,包括校准技术、采样率的选择对测量精度的影响,以及如何实现平滑的电机控制。 第四部分:网络通信与互联技术 随着物联网(IoT)的兴起,嵌入式设备接入网络已成为主流需求。本部分覆盖了嵌入式网络通信的关键技术栈。 首先是底层通信协议,包括有线(Ethernet MAC/PHY接口)和无线(Wi-Fi、Bluetooth Low Energy/BLE)模块的集成与配置。在软件层面,详细介绍了TCP/IP协议栈在资源受限设备上的裁剪与移植,以及轻量级网络协议如MQTT、CoAP在设备与云端通信中的应用。 对于需要较高安全性的应用,本书专门开辟章节讲解了SSL/TLS在嵌入式系统中的实现,包括证书管理、握手过程以及在资源受限的MCU上实现加密算法(如AES, SHA)的性能考量与优化。 第五部分:系统调试、测试与可靠性工程 开发阶段的效率和最终产品的可靠性直接取决于调试和测试的质量。本书强调了系统级调试的重要性。 调试工具方面,详细介绍了JTAG/SWD接口的工作原理,以及如何有效利用硬件调试器(如J-Link, ST-Link)进行断点设置、内存查看和寄存器级跟踪。 软件测试方法论被引入嵌入式开发流程。包括单元测试框架(如Unity/Ceptest)在嵌入式C代码中的应用,以及集成测试和硬件在环(HIL)测试的构建思路。 可靠性工程方面,探讨了嵌入式软件的错误处理策略:看门狗(Watchdog Timer)的应用、异常捕获与恢复机制(Fault Tolerance),以及固件空中升级(OTA/FOTA)的实现框架,确保系统在长期部署中的稳定性和可维护性。 目标读者 本书适合于电子工程、计算机科学与技术、自动化等专业的本科高年级学生、研究生,以及希望从底层硬件驱动或实时操作系统层面深入理解嵌入式系统开发的工程师和技术爱好者。阅读本书需要具备扎实的C语言基础和基本的数字电路知识。

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说实话,我一直是个对编程有点畏惧的人,总觉得代码世界离我遥不可及。但《Matlab与数学实验》这本书,彻底颠覆了我之前的看法。它就像一个耐心细致的向导,一步步带领我走进了Matlab的世界,让我看到了编程的魅力和数学的实践性。书中挑选的实验项目都非常有代表性,涵盖了从基础的数值计算到复杂的工程应用。我印象最深刻的是关于线性代数实验的部分,通过Matlab,我不再需要花费大量时间进行手算,而是能快速地求解矩阵方程、计算特征值等。更重要的是,通过对这些运算结果的观察和分析,我能够更深刻地理解线性代数中的各种定理和概念,比如向量空间的基、线性映射等,这些在理论学习中可能显得枯燥乏味的知识点,在书中得到了生动形象的展现。 我特别赞赏书中对实验报告撰写的指导。很多时候,我们虽然完成了实验,但却不知道如何清晰地表达自己的成果。这本书在这方面给了我很大的启发,它教会我如何结构化地呈现实验过程、分析数据,以及得出结论。这不仅提升了我的实验技能,也锻炼了我严谨的科学思维。另外,书中对一些实际应用案例的引入,也让我看到了数学在解决现实问题中的巨大价值。比如,书中关于信号处理的章节,通过Matlab模拟,我看到了傅里叶变换是如何将复杂的信号分解成简单的正弦波的,这让我对现代通信技术有了更深层次的认识。这种理论与实践相结合的学习方式,让我觉得这本书不仅仅是一本技术手册,更是一本激发我探索欲的启蒙书。

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在学习控制理论的过程中,我常常被一些复杂的动态系统模型所困扰。如何分析这些系统的稳定性、响应特性,并设计出有效的控制器,一直是一个挑战。《Matlab与数学实验》这本书,为我提供了一个强大的解决方案。书中深入探讨了如何利用Matlab进行线性系统和非线性系统的建模、仿真和控制设计。我能够亲手搭建系统的数学模型,并通过Matlab的仿真工具,观察系统在不同输入信号下的行为。 我尤其对书中关于状态空间方法的讲解印象深刻。通过Matlab,我能够方便地进行状态空间方程的表示、分析和设计。从可控性、可观测性的判断,到极点配置、最优控制器的设计,书中都提供了清晰的步骤和代码示例。这让我能够直观地理解这些抽象的概念,并将其应用于实际的控制工程问题中。这本书的价值,不仅仅在于教授Matlab的编程技巧,更在于它提供了一个将控制理论转化为实际应用的平台,让我能够更有效地学习和掌握控制工程。

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在接触《Matlab与数学实验》之前,我对数值分析的认识,仅仅停留在教科书上的那些枯燥的公式和算法。总觉得那些内容离实际应用很遥远,即便掌握了,也难以在实际问题中灵活运用。这本书的出现,彻底改变了我的看法,它像一座桥梁,将理论与实践紧密地连接起来。书中对各种数值方法,例如插值、逼近、求根、积分、微分等,都进行了详细而生动的讲解,并且都配有相应的Matlab实例。我能够亲手编写代码,运行程序,观察结果,从而深刻理解这些算法的原理和适用范围。 我尤其对书中关于曲线拟合和数据平滑的章节印象深刻。在进行科学实验时,我们常常会得到一些带有噪声的数据,如何从这些数据中提取有用的信息,是至关重要的一环。书中提供的多项式拟合、样条插值等方法,配合Matlab强大的绘图功能,让我能够直观地看到不同拟合曲线的效果,并选择最合适的模型来描述数据。这种“可视化”的学习方式,让抽象的数值分析变得生动有趣,也让我对数据的分析能力有了显著的提升。

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在探索数据科学的广阔领域时,《Matlab与数学实验》这本书为我提供了一个坚实的数学基础和强大的计算工具。我深知,数据科学的本质在于从海量数据中提取有价值的信息,而这离不开扎实的数学知识作为支撑。书中对线性代数、概率论、统计学等核心数学概念的讲解,都与实际的数据分析任务紧密结合。我能够通过Matlab实现诸如主成分分析(PCA)、聚类分析、分类算法等,并直观地看到它们在数据降维、模式识别和预测建模中的应用。 我尤其喜欢书中关于机器学习算法的实现。例如,对于逻辑回归、支持向量机(SVM)等经典算法,书中都提供了详细的Matlab代码示例,并配有清晰的解释。这让我不仅能够理解算法的原理,更能够亲手实现它们,并对真实数据集进行训练和评估。这种“学以致用”的学习方式,让我对数据科学有了更深刻的认识,也为我未来深入研究更复杂的算法奠定了坚实的基础。

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作为一名对信号处理领域充满好奇的学生,《Matlab与数学实验》这本书的引入,简直为我打开了一个全新的世界。在许多工程学科中,信号处理都扮演着至关重要的角色,但其理论往往涉及到复杂的数学概念,例如傅里叶变换、拉普拉斯变换等,这些概念的学习常常令人望而生畏。然而,这本书通过Matlab提供的强大计算和可视化工具,将这些抽象的概念变得触手可及。我能够亲手实现各种信号处理算法,例如滤波、变换、频谱分析等,并观察它们在时域和频域的表现。 书中对数字信号处理的讲解尤其精彩。通过Matlab,我能够模拟各种离散时间信号,设计并实现FIR和IIR滤波器,并直观地观察滤波器的频率响应。这种“动手实践”的学习方式,让我对信号的特性有了更深刻的理解,也让我能够更自信地解决实际的信号处理问题。而且,书中提供的详细代码和操作指导,让我在学习过程中少走了很多弯路。我能够快速地将理论知识转化为实践技能,并运用到实际的科研项目中。

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坦白说,我曾经对概率论和数理统计这些内容感到十分头疼,觉得它们抽象难懂,难以把握。然而,《Matlab与数学实验》这本书的出现,彻底改变了我的看法。通过书中生动形象的实验设计,我第一次真正体会到了概率和统计在现实生活中的广泛应用。作者并没有仅仅停留在理论推导,而是通过Matlab强大的模拟能力,让我能够亲身体验随机过程的奥妙。例如,在讲解大数定律时,书中通过模拟大量随机事件的发生,直观地展示了频率的收敛性,这比单纯的公式推导来得更加直观易懂。 我印象深刻的是关于蒙特卡洛方法的部分。通过Matlab,我能够设计并执行各种基于随机抽样的实验,例如计算圆周率,或者模拟复杂系统的行为。这种“用算证”的方式,让我对概率论的理解更加深刻。我不仅能够计算出结果,更能够理解结果产生的内在机制。书中对每一步实验的详细解释,以及对代码的清晰标注,都极大地降低了学习门槛。即便是对编程不太熟悉的读者,也能在指导下完成实验,并从中受益。这本书的价值,不仅仅在于教授Matlab技巧,更在于它打开了通往数学世界另一扇窗户,让我看到了一个充满活力和应用前景的数学领域。

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这本《Matlab与数学实验》的出现,简直像是我在探索数学海洋时找到的一座宝藏灯塔,为我指明了方向。一直以来,我对数学的热爱毋庸置疑,但总觉得那些冰冷的公式和抽象的概念,隔着一层看不见的薄纱,难以真正触碰到它们的灵魂。直到翻开这本书,我才恍然大悟,原来数学并非只能在纸上空谈,它同样可以如此鲜活,如此充满力量。作者在书中并没有仅仅罗列枯燥的理论,而是巧妙地将Matlab强大的计算能力与严谨的数学原理融为一体,为我们展示了一个全新的学习视角。通过书中提供的丰富实例,我得以亲手操作,将抽象的数学模型转化为可执行的代码,观察它们在计算机中的运行轨迹。这种“动手做”的学习方式,极大地激发了我的学习兴趣,也让我对数学的理解更加深刻。 我特别喜欢书中对一些经典数学问题的深入剖析。例如,在讲解微积分部分,作者不再局限于导数和积分的定义,而是通过Matlab的绘图功能,直观地展示了函数的变化率和曲线下的面积。我可以通过调整参数,观察图形如何实时变化,从而更直观地理解导数的几何意义,以及积分在求面积、体积等问题中的应用。这种可视化教学,对于我这种需要感性认知来辅助理解抽象概念的学习者来说,简直是福音。而且,书中对于每一项实验的讲解都非常细致,从实验目的、原理介绍,到Matlab代码的编写、运行结果的分析,都面面俱到。即使是初次接触Matlab的读者,也能在循序渐进的引导下,逐步掌握相关的编程技巧和数学知识。

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作为一名对数学建模充满兴趣的学生,我一直在寻找一本能够将理论知识与实际应用相结合的书籍。《Matlab与数学实验》这本书的出现,无疑是满足了我的这一迫切需求。它不仅仅是一本单纯的Matlab编程教程,更是一本将数学原理与编程实践深度融合的优秀教材。书中对数学模型构建的讲解,让我看到了数学工具在解决复杂问题时的强大威力。作者非常巧妙地将一些经典的数学模型,例如人口增长模型、传染病传播模型等,通过Matlab进行求解和仿真。我能够清晰地看到,通过调整模型中的参数,以及利用Matlab的强大计算能力,我们能够预测事物的发展趋势,并为决策提供科学依据。 我尤其喜欢书中对不同模型优缺点的对比分析。作者并没有局限于介绍某一种特定的模型,而是会深入探讨不同模型的适用范围、局限性,以及如何通过改进模型来提高其准确性。这种批判性的思维方式,对于培养我们独立思考和解决问题的能力至关重要。在阅读过程中,我不仅学会了如何运用Matlab来实现这些模型,更重要的是,我学会了如何从数学的角度去理解和分析现实世界中的各种现象。书中提供的大量图表和数据分析,都极具参考价值,让我能够更直观地理解复杂的数学概念。

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我在攻读统计学硕士期间,一直对贝叶斯统计的理论和方法很感兴趣,但苦于缺乏有效的计算工具和实践案例。《Matlab与数学实验》这本书的出现,恰好弥补了这一遗憾。书中对贝叶斯推断的讲解,不仅涵盖了理论基础,更重要的是,它提供了如何利用Matlab来实现贝叶斯模型的详细指导。作者通过MCMC(马尔可夫链蒙特卡洛)等采样方法,为我们展示了如何在复杂的模型中进行后验分布的估计。 我特别欣赏书中关于层级模型的实例分析。在许多实际问题中,数据往往具有层级结构,例如学生成绩与班级、学校等因素相关。书中利用Matlab构建和拟合层级贝叶斯模型,让我能够清晰地看到不同层级的信息是如何相互影响的,以及如何获得更准确的推断结果。这种实践性的学习,不仅加深了我对贝叶斯统计的理解,也让我能够自信地将这些方法应用于自己的研究中。

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这本书的封面设计,虽然朴实无华,却散发出一种沉稳而专业的学术气息,如同它的内容一般,严谨而富有深度。我是一个对数学物理领域的研究者,平日里接触大量的偏微分方程问题,这些问题往往计算量巨大,而且解析解的获取极为困难。传统的研究方法,往往需要耗费大量的时间和精力进行数值近似。而《Matlab与数学实验》这本书,为我提供了一个全新的解决思路。书中深入探讨了如何利用Matlab强大的数值计算能力,对各种类型的偏微分方程进行求解和分析。 我特别欣赏书中对有限差分法、有限元法等数值方法的详细阐述。作者通过具体的例子,清晰地展示了这些方法是如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组,并通过Matlab的矩阵运算进行求解。我能够亲手实践,观察不同网格划分、不同时间步长对计算精度的影响,从而深刻理解数值方法的原理和局限性。书中提供的源代码,经过精心优化,不仅能够快速运行,而且易于理解和修改,这极大地节省了我进行实验的时间。通过这些实验,我不仅能够快速获得方程的数值解,更能通过对解的分析,深入理解物理现象背后的数学本质。

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