MATLAB零基础入门教程

MATLAB有强大的工具包和计算功能，本书不涉及MATLAB专业工具包（如控制、信号处理、图像处理等）的内容，书中将在介绍MATLAB常用知识和工具的基础上，重点说明如何运用MATLAB进行数学问题解算、仿真、模拟，MATLAB的问题表述、计算命令的调用格式、多命令协调配用，以及计算结果或函数的图形化与统计分析等。
帮助读者快速获得使用MATLAB进行数学计算、数据分析及处理的相关技能。

内容特点：
1 针对初学者：通过解决相关数学问题来引入MATLAB的强大功能和实现方法；
2 全书实战算例丰富：书中各章节中均提供大量有针对性的算例，供读者实战练习；
3 实例的源代码可以在作者的相应课程平台直接下载。

MATLAB有强大的工具包和计算功能，本书不涉及MATLAB专业工具包（如控制、信号处理、图像处理等）的内容，书中将在介绍MATLAB常用知识和工具的基础上，重点说明如何运用MATLAB进行数学问题解算、仿真、模拟，MATLAB的问题表述、计算命令的调用格式、多命令协调配用，以及计算结果或函数的图形化与统计分析等。
帮助读者快速获得使用MATLAB进行数学计算、数据分析及处理的相关技能。

内容特点：
1 针对初学者：通过解决相关数学问题来引入MATLAB的强大功能和实现方法；
2 全书实战算例丰富：书中各章节中均提供大量有针对性的算例，供读者实战练习；
3 实例的源代码可以在作者的相应课程平台直接下载。

第1章认识MATLAB系统
1.1　MATLAB R2017a 应用特点 1
1.2　MATLAB R2017a 构成 1
1.3　MATLAB R2017a 工具箱 2
1.3.1　MATLAB 系列工具箱 2
1.3.2　Simulink 系列工具箱 7
1.4　MATLAB R2017a 操作桌面 10
1.4.1　操作桌面的启动 10
1.4.2　操作桌面的布局 11
1.4.3　命令行窗口的运行 11
1.4.4　工作空间的运行 12
1.4.5　文件管理器的运行 13
1.4.6　路径搜索器的运行 14
1.4.7　图形窗口的运行 14
1.4.8　脚本编辑器的运行 16
1.4.9　函数编辑器的运行 16
1.4.10　联机帮助系统的运行 17

第2章编程语言
2.1　编程语言分类 19
2.1.1　动态语言和静态语言 19
2.1.2　强类型语言和弱类型语言 19
2.1.3　解释性语言和编译性语言 19
2.2　数据类型 20
2.2.1　整数类型 20
2.2.2　浮点数类型 20
2.2.3　复数类型 21
2.2.4　无穷大、无穷小及不确定类型 21
2.2.5　逻辑类型 21
2.2.6　字符和字符串类型 21
2.2.7　结构体数组类型 21
2.2.8　单元数组类型 21
2.2.9　数据类型输出格式控制 22
2.3　标量、向量、矩阵和数组 22
2.4　常量和变量 23
2.4.1　常量 23
2.4.2　变量 23
2.4.3　常变量 23
2.4.4　符号变量 23
2.5　运算符 24
2.5.1　算术运算符 24
2.5.2　关系运算符 24
2.5.3　逻辑运算符 25
2.5.4　特殊运算符 25

第3章计算基础
3.1　向量操作与运算 27
3.1.1　构建向量 27
3.1.2　向量卷积运算 29
3.1.3　向量叉积运算 29
3.1.4　向量点积运算 30
3.1.5　向量范数运算 30
3.1.6　向量张量积运算 31
3.2　矩阵操作与运算 32
3.2.1　矩阵的构建 32
3.2.2　矩阵的合并 40
3.2.3　矩阵的删除 43
3.2.4　矩阵信息的读取 44
3.2.5　矩阵结构的改变 47
3.2.6　矩阵的秩 51
3.2.7　矩阵的迹 51
3.2.8　矩阵的逆 52
3.2.9　矩阵的行列式 52
3.2.10　矩阵的绝对值 53
3.2.11　矩阵的特征值和特征向量 54
3.2.12　矩阵的转置矩阵 56
3.2.13　矩阵的正交矩阵 57
3.2.14　矩阵的化零矩阵 57
3.2.15　矩阵的空间夹角 58
3.2.16　矩阵的范数 59
3.2.17　矩阵的基本数值计算 61
3.2.18　稀疏矩阵 65
3.3　矩阵元素的操作与运算 72
3.3.1　矩阵元素的引用 72
3.3.2　矩阵元素的查找 74
3.3.3　矩阵元素的排序 75
3.3.4　矩阵元素的求和 76
3.3.5　矩阵元素的求积 77
3.3.6　矩阵元素的差分 78
3.3.7　矩阵元素的基本数值计算 79
3.4　集合操作与运算 81
3.4.1　集合交运算 81
3.4.2　集合并运算 82
3.4.3　集合差运算 83
3.4.4　集合异或运算 83
3.5　复数操作与运算 84
3.5.1　构建复数 84
3.5.2　计算复数实部 88
3.5.3　计算复数虚部 88
3.5.4　计算复数模值 89
3.5.5　计算复数幅角 89
3.5.6　计算共轭复数 90
3.6　多项式操作与运算 91
3.6.1　多项式表示 91
3.6.2　多项式求值 91
3.6.3　多项式乘除运算 92
3.7　字符串操作与运算 92
3.7.1　字符串的构造 93
3.7.2　字符串的比较 95
3.7.3　字符串的查找 96
3.7.4　字符串的替换 98
3.7.5　字符串的截取 99
3.7.6　字符串的连接 100
3.7.7　字符串的转换 101
3.7.8　字符串的检测 102
3.7.9　字符串的输入输出 103
3.8　基本数学运算 107
3.8.1　三角函数 107
3.8.2　反三角函数 112
3.8.3　双曲函数 115
3.8.4　反双曲函数 119
3.8.5　指数函数 120
3.8.6　幂函数 122
3.8.7　对数函数 124
3.9　特殊数学运算 125
3.9.1　符号函数 125
3.9.2　截取函数 126
3.9.3　取模取余函数 127
3.9.4　数论函数 128

第4章 程序设计
4.1　程序设计原则 133
4.2　M文件 133
4.2.1　M文件的类型 133
4.2.2　M文件的结构 134
4.3　函数类型 135
4.3.1　主函数 135
4.3.2　局部函数 136
4.3.3　私有函数 137
4.3.4　嵌套函数 138
4.3.5　匿名函数 139
4.4　函数句柄 140
4.4.1　函数句柄的特点 140
4.4.2　函数句柄的使用 140
4.5　流程控制 144
4.5.1　分支控制结构 144
4.5.2　循环控制结构 146
4.5.3　转移控制结构 149

第5章 图形处理
5.1　基本概念 151
5.1.1　坐标系 151
5.1.2　图形窗口 153
5.2　图形绘制 156
5.2.1　绘制二维图形 156
5.2.2　绘制三维图形 161
5.2.3　绘制特殊二维图形 165
5.2.4　绘制特殊三维图形 170
5.2.5　绘制四维图形 172
5.2.6　绘制其他坐标系图形 173
5.3　图形控制 180
5.3.1　控制转义字符 180
5.3.2　设置点线属性 181
5.3.3　设置图形标题 182
5.3.4　设置坐标轴 183
5.3.5　设置注释标签 186
5.3.6　控制动态数据点 190
5.3.7　设置图例 191
5.3.8　控制图形保持 191
5.3.9　划分子图区域 192
5.3.10　控制图形色彩 197
5.3.11　控制视角 203
5.3.12　控制光照 206

第6章数据插值
6.1　插值问题的提出 210
6.2　插值运算 211
6.2.1　一元插值 212
6.2.2　二元插值 215
6.2.3　三元插值 216
6.3　拉格朗日插值算法 218
6.3.1　一次多项式插值构造 218
6.3.2　二次多项式插值构造 220
6.3.3　n次多项式插值构造 222
6.3.4　拉格朗日插值的算法实现 224
6.3.5　拉格朗日插值的振荡现象 225
6.4　牛顿插值算法 227
6.4.1　差商 227
6.4.2　牛顿插值构造 228
6.4.3　牛顿插值算法的实现 229
6.5　分段插值算法 231
6.6　样条插值算法 233

第7章曲线拟合
7.1　拟合问题的提出 235
7.2　线性最小二乘拟合 236
7.3　多项式拟合 240
7.4　拟合曲线的线性变换 243

第8章函数逼近
8.1　逼近问题的提出 246
8.2　傅里叶逼近 247
8.2.1　三角函数系和三角级数 247
8.2.2　傅里叶级数 248
8.2.3　傅里叶逼近算法的实现 249

第9章统计分析
9.1　概率分布 251
9.1.1　概率密度函数 252
9.1.2　累积分布函数 254
9.1.3　逆累积分布函数 255
9.1.4　均值和方差 256
9.1.5　随机数 257
9.2　参数估计 259
9.2.1　点估计 259
9.2.2　区间估计 259
9.2.3　参数估计方法 259
9.3　假设检验 261
9.3.1　单总体假设检验 261
9.3.2　多总体假设检验 262
9.4　描述性统计 264
9.4.1　位置度量 265
9.4.2　散布度量 267
9.4.3　百分位数 270
9.4.4　峰度和偏度 270
9.5　统计绘图 272
9.5.1　盒图 272
9.5.2　误差条图 273
9.5.3　正态分布概率图 274
9.5.4　分位数图 275
9.5.5　回归残差图 275
9.5.6　参考线 277
9.5.7　威布尔分布概率图 277

第10章微分运算
10.1　函数的符号求导计算 279
10.1.1　一元函数的导数的符号计算 279
10.1.2　多元函数的偏导数的符号计算 282
10.2　函数的数值求导计算 286
10.2.1　差商求导 286
10.2.2　中心差商求导 287
10.2.3　三点公式求导 289
10.2.4　理查森外推法求导 291
10.2.5　拉格朗日多项式高阶求导 297
10.2.6　泰勒展开式高阶求导 301

第11章积分运算
11.1　定积分的符号计算 303
11.1.1　符号计算定积分 303
11.1.2　符号计算变限积分 305
11.2　定积分的数值计算 307
11.2.1　矩形数值积分方法 307
11.2.2　梯形数值积分方法 309
11.2.3　辛普森数值积分方法 314
11.3　反常积分的计算 317
11.3.1　无穷区间反常积分的符号计算 317
11.3.2　无穷区间反常积分的数值计算 318
11.3.3　无界函数反常积分的符号计算 321
11.3.4　无界函数反常积分的数值计算 322
11.4　重积分的计算 323
11.4.1　二重积分的符号计算 323
11.4.2　二重积分的数值计算 325
11.4.3　三重积分的符号计算 330
11.4.4　三重积分的数值计算 331

第12章代数方程
12.1 代数方程的概念 333
12.2　代数方程( 组) 求解的系统命令 334
12.3　非线性代数方程( 组) 求解方法 339
12.3.1　作图法 339
12.3.2　搜索法 340
12.3.3　分割法 341
12.3.4　不动点迭代法 345
12.3.5　加速迭代法 346
12.3.6　切线法 348
12.3.7　割线法 349
12.3.8　抛物线法 351
12.3.9　牛顿法 354
12.4　线性代数方程( 组) 求解方法 358
12.4.1　有解判定条件 358
12.4.2　直接求逆法 360
12.4.3　简单回代法 361
12.4.4　LU分解法 363
12.4.5　QR分解法 376
12.4.6　雅克比迭代法 378
12.4.7　高斯-赛德尔迭代法 380
12.4.8　超松弛迭代法 382

第13章微分方程
13.1　微分方程( 组) 的符号求解 385
13.1.1　微分方程（组）的通解和特解 385
13.1.2　微分方程( 组) 通解的符号计算 386
13.1.3　微分方程( 组) 特解的符号计算 388
13.2　微分方程( 组) 的数值求解 390
13.2.1　微分方程离散化 390
13.2.2　欧拉方法 390
13.2.3　龙格-库塔方法 393

第14章文件操作
14.1　基本I/O操作 409
14.1.1　打开文件 409
14.1.2　关闭文件 410
14.1.3　写入文件 410
14.1.4　读取文件 412
14.1.5　文件指针 416
14.2　格式文件操作 419
14.2.1　Live Script/Script文件操作 419
14.2.2　MAT文件操作 423
14.2.3　Excel文件操作 428
14.2.4　Images文件操作 431
14.2.5　Audio文件操作 435
14.2.6　Video文件操作 437
14.2.7　XML文档操作 441

第15章应用算例
15.1　数据可视化 443
15.1.1　地形地貌绘制 443
15.1.2　吉文斯旋转变换 445
15.1.3　贝塞尔曲线 446
15.1.4　泰勒展开邻域近似 448
15.2　基本运算 450
15.2.1　刚体平面运动 450
15.2.2　投篮抛体运动 452
15.2.3　简谐振动的合成 454
15.3　插值与拟合 456
15.3.1　给药方案 456
15.3.2　X射线照射细菌 459
15.4　求导与积分 460
15.4.1　气体分子速率分布 460
15.4.2　雷达观测导弹 461
15.5　线性方程( 组) 464
15.5.1　植物繁殖 464
15.5.2　钢板温度分布 466
15.6　非线性方程( 组) 469
15.6.1　小滑块脱离半圆球 469
15.6.2　路灯照明 471
15.7　微分方程( 组) 475
15.7.1　磁场对带电粒子的作用 475
15.7.2　海上缉私 478
15.8　概率统计——吸烟影响血压 481
15.8.1　吸烟影响血压 481
15.8.2　电子概率分布 484

参考文献 487