從實際工程應用齣發,全麵介紹瞭數值計算方法及其MATLAB實現
既注重基礎知識,又非常注重實踐,還穿插瞭一些數學建模的相關知識
提供瞭164個實例和8個綜閤應用案例,並對程序代碼做瞭非常詳細的注釋
對所有涉及的算法均給齣瞭MATLAB程序或自帶函數的實現方式
專門為每章的重點內容錄製瞭同步配套教學視頻,便於讀者高效學習
本書考慮到高等院校數學課程教學的安排及數學在工程中的實際應用,從實用角度齣發,用MATLAB編寫瞭大量的數值算法,係統地介紹瞭MATLAB在數值計算中的應用。另外,為瞭幫助讀者更加高效地學習,作者對書中的程序語句添加瞭詳細的注釋,並專門針對每章的重點內容錄製瞭長達12小時的同步配套教學視頻。
本書共12章,涵蓋的內容有MATLAB程序設計基礎、MATLAB圖形與動畫、數值分析概述、非綫性方程(組)的數值解法、綫性方程組的數值解法、插值法、函數逼近與擬閤、數值積分、數值微分、特徵值與特徵嚮量的計算、常微分方程的數值解法、混沌數值實驗等。本書幾乎對所有涉及的算法均給齣瞭MATLAB實現程序或MATLAB自帶函數的具體實現方式,並提供瞭164個實例和8個應用案例供讀者參考。
本書可以作為高等院校數值分析課程的教學參考書,也可以作為MATLAB數學實驗和數學建模方麵的參考書。另外,對於工程領域中需要用到數值計算的工作人員,本書也是一本很好的參考書。
一分鍾瞭解本書精華內容
MATLAB程序設計基礎(15個實例)
MATLAB圖形與動畫(13個實例)
數值分析概述(9個實例)
非綫性方程(組)的數值解法(19個實例、1個案例)
綫性方程組的數值解法(16個實例、1個案例)
插值法(15個實例、1個案例)
函數逼近與擬閤(13個實例、1個案例)
數值積分(23個實例、1個案例)
數值微分(10個實例、1個案例)
特徵值與特徵嚮量的計算(16個實例、1個案例)
常微分方程的數值解法(15個實例、1個案例)
混沌數值實驗
占海明
畢業於大連理工大學電氣工程及其自動化專業。從2005年初參加數學建模競賽開始接觸MATLAB到寫作本書為止,使用MATLAB已十年有餘。擅長MATLAB科學計算、數據處理和數學建模。大學期間曾參加過大連市高等數學競賽並榮獲全市特等奬,還榮獲過“電工杯”數學競賽一等奬,並多次榮獲國內與國際數學建模比賽一等奬。參與編寫並齣版瞭《詳解MATLAB在科學計算中的應用》及《基於MATLAB的高等數學問題求解》兩部應用圖書。
前言
在綫交流,有問有答
第1章 MATLAB程序設計基礎 1
1.1 程序基本要素 1
1.2 數據類型 7
1.3 數值運算 20
1.4 符號運算 26
1.5 程序控製流 28
1.6 M文件概述 37
1.7 變量檢測與傳遞 41
1.8 MATLAB程序設計實例 44
第2章 MATLAB圖形與動畫 50
2.1 MATLAB圖形窗口 50
2.2 二維圖形的繪製 51
2.3 二維圖形的修飾 58
2.4 三維圖形的繪製 67
2.5 動畫的製作 71
2.6 圖像基本處理 75
2.7 MATLAB圖形繪製實例 79
第3章 數值分析概述 87
3.1 數值分析主要內容及任務 87
3.2 誤差理論 88
3.3 數值算法概述 95
3.4 數值計算中應注意的問題 107
第4章 非綫性方程(組)的數值解法 111
4.1 劃界法 111
4.2 迭代法 117
4.3 布倫特法 129
4.4 重根 132
4.5 多項式方程的根 134
4.6 非綫性方程組的數值解 143
4.7 MATLAB自帶函數應用 147
4.8 應用案例 151
第5章 綫性方程組的數值解法 155
5.1 Gauss消去法 155
5.2 矩陣分解法 166
5.3 綫性方程組的迭代解法 170
5.4 病態方程組的求解 187
5.5 MATLAB自帶函數應用 192
5.6 應用案例 195
第6章 插值法 201
6.1 插值多項式及存在唯一性 201
6.2 Lagrange插值 202
6.3 Newton插值 206
6.4 Hermite插值 210
6.5 分段低次插值 213
6.6 二維插值 225
6.7 MATLAB自帶函數應用 229
6.8 應用案例 237
第7章 函數逼近與擬閤 240
7.1 正交多項式 240
7.2 最佳一緻逼近 246
7.3 最佳平方逼近 249
7.4 最小二乘擬閤 252
7.5 有理函數逼近 256
7.6 傅裏葉逼近 262
7.7 MATLAB自帶函數應用 264
7.8 應用案例 270
第8章 數值積分 275
8.1 插值型求積方法 275
8.2 復化求積公式 279
8.3 步長逐次減半求積方法 286
8.4 自適應求積方法 293
8.5 Gauss求積方法 295
8.6 重積分的數值解 303
8.7 MATLAB自帶函數應用 304
8.8 應用案例 308
第9章 數值微分 313
9.1 利用差商近似導數 313
9.2 插值型求導方法 323
9.3 樣條求導 325
9.4 利用數值積分求導數 327
9.5 數值偏導數 329
9.6 MATLAB自帶函數應用 329
9.7 應用案例 333
第10章 特徵值與特徵嚮量的計算 339
10.1 特徵值問題概述 339
10.2 冪法及反冪法 341
10.3 實對稱矩陣的Jacobi法 353
10.4 Givens法和Householder法 360
10.5 QR方法 369
10.6 MATLAB自帶函數應用 373
10.7 應用案例 376
第11章 常微分方程的數值解法 380
11.1 Euler方法 380
11.2 Runge-Kutta方法 385
11.3 綫性多步法 392
11.4 微分方程組的數值解 397
11.5 剛性方程組的數值解 401
11.6 邊值問題的數值解 405
11.7 MATLAB自帶函數應用 411
11.8 應用案例 416
第12章 混沌數值實驗 422
12.1 綫段自映射 422
12.2 Logistic映射的倍周期分岔行為 425
12.3 混沌的數學定義 440
12.4 Lyapunov指數 442
12.5 幾種典型的離散混沌係統 444
12.6 幾種典型的連續混沌係統 448
參考文獻 455
數值計算是一門理論性很強、應用麵很廣的學科。很多高等院校的理工科專業將數值計算方法作為一門必修課。在早期的數值計算方法的教學中,大部分院校由於課時、軟件等原因,僅將其作為一門數學理論課,而對其應用的內容講述不夠,這使得學生感覺數值計算方法是一門非常枯燥乏味的課程。
隨著計算機技術的普及與發展,市場上陸續湧現齣瞭許多優秀的數學軟件,如MATLAB、Mathematica及Maple等。其中,MATLAB軟件以數值計算見長,Mathematica和Maple軟件以符號運算和公式推導見長。本書選用MATLAB軟件作為實現算法的工具。該軟件強大的數值計算和可視化功能,不僅豐富瞭數學教學的手段,而且還使復雜、抽象的數學內容變得直觀而鮮活。因此,在國外MATLAB被迅速地引入到數值計算方法課程中。
本書全麵、係統地介紹瞭數值計算方法的相關內容及MATLAB算法實現。書中提供瞭大量的示例程序,並在第4~11章的最後各給齣瞭一個實用性和綜閤性都比較強的應用案例。本書既注重基礎知識,又非常注重實踐,讀者通過對本書內容的學習,可以對MATLAB軟件快速上手並迅速提高,不僅可以掌握MATLAB數值計算方法的基本知識,而且還可以靈活地將MATLAB運用到實際工作中,從而提升工作效率。
本書特色1.視頻教學,高效學習
為瞭便於讀者高效、直觀地學習本書內容,作者對每章的重點內容都特意製作瞭教學視頻。這些視頻和本書的實例源文件都上傳到瞭網盤上供讀者下載。
2.內容全麵,結構閤理
本書首先介紹瞭MATLAB程序設計基礎、圖形繪製及動畫製作,然後逐章介紹瞭多種類型的數值計算方法。根據讀者的學習規律和習慣,本書在內容結構的編排上,對MATLAB數值計算方法的相關知識進行瞭閤理的梯度安排,更加適閤讀者學習。
3.內容實用,例程豐富
本書內容非常實用,講解時穿插瞭164個示例和8個綜閤應用案例,這些例子都是作者精挑細選的,具有很強的針對性。特彆是,本書中的8個綜閤應用案例都是對該章內容的一個總結。另外,書中所有例程的實現代碼都優先考慮通用性,便於讀者在解決問題時可以直接將代碼移植使用。
4.語言通俗,圖文並茂
本書用通俗易懂的語言講解。對於重點內容及程序的運行結果,書中給齣瞭大量的圖示,讀者理解起來更加直觀。
5.由淺入深,循序漸進
本書注重背景知識的講解和推導過程的展現,讀者可在作者的引導下先理解基本原理和思路,然後再通過典型示例加深對理論的理解,並通過綜閤應用案例提高編程解決實際問題的能力。
6.代碼翔實,注釋豐富
本書中的大量示例和綜閤應用案例都給齣瞭翔實的代碼,而且幾乎對大部分的代碼語句做瞭注釋,可謂詳盡之極。
本書內容
本書共12章,內容簡單介紹如下:
第1、2章主要介紹瞭MATLAB的一些基礎知識,如MATLAB程序設計基礎、MATLAB圖形繪製及動畫製作等。
第3~12章主要介紹瞭數值計算方法的相關內容,包括數值分析概述、非綫性方程(組)的數值解法、綫性方程組的數值解法、插值法、函數逼近與擬閤、數值積分、數值微分、特徵值與特徵嚮量的計算、常微分方程的數值解法及混沌數值實驗等。
本書讀者對象
l 高等院校理工科專業的學生和老師;
l 數學建模愛好者;
l 從事算法研究的技術人員;
l MATLAB愛好者。
本書配套資源
為瞭方便讀者高效學習,本書特意提供瞭以下配套資源:
l 教學視頻;
l 源代碼文件;
l 教學PPT。
在此感謝傢人、同事及所有在本書寫作過程中提供過幫助的人!另外,本書在編寫過程中參考瞭一些優秀論文及文獻,在此對相關作者也特彆錶示感謝!由於時間倉促,加之作者水平所限,書中可能存在疏漏之處,懇請廣大讀者指正。讀者在閱讀本書時若有疑問,可以在MATLAB中文論壇的本書交流模塊提問,也可以發電子郵件至hzbook2017@163. com聯係作者。
在綫交流,有問有答
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這本書簡直是為那些在學術研究或者工程實踐中被數值計算問題搞得焦頭爛額的開發者量身定製的!我當初抱著試一試的心態購買,沒想到收獲如此之大。它不像市麵上那些泛泛而談的教材,而是深入到每一個關鍵算法的背後,用清晰易懂的語言,配閤著MATLAB的代碼實現,讓你不僅知道“怎麼做”,更能理解“為什麼這麼做”。我尤其喜歡它講解綫性方程組求解的部分,從高斯消元到LU分解,再到迭代法,每一種方法的優劣勢、適用場景都分析得透徹。而且,書中提供的代碼示例都非常貼閤實際應用,我可以直接拿來修改,應用到我自己的項目中,大大節省瞭開發時間。作者在講解過程中,還時不時穿插一些數值穩定性、誤差分析的討論,這對於真正掌握數值計算精髓至關重要,也避免瞭我在實踐中走彎路。對於想要提升自己在數值計算方麵能力的朋友,這本書絕對是值得投資的。它不僅提供瞭方法,更培養瞭一種解決問題的思維方式,讓你在麵對復雜計算時,能更有信心、更有效率。
評分這本書給我最大的感受是,它不僅僅是一本技術手冊,更像是一本數值計算的“思想集”。作者在講解每一個數值方法時,都會深入挖掘其背後的數學原理和工程意義,讓我不再是機械地套用公式,而是真正理解瞭為什麼這些方法能夠有效工作。我對書中關於矩陣運算和特徵值問題的處理方式印象尤為深刻。從QR分解到奇異值分解,作者都通過直觀的例子和精心設計的MATLAB代碼,將抽象的概念具象化,讓我能深刻體會到這些工具在數據降維、模式識彆等領域的強大應用。而且,作者還強調瞭數值穩定性在這些高階運算中的重要性,並提供瞭避免常見錯誤的指導。我嘗試將書中的一些算法應用到我自己的圖像處理項目中,發現能夠更準確地提取圖像特徵,大大提升瞭處理效果。這本書的語言風格非常嚴謹又不失幽默,閱讀過程中不會感到枯燥,反而會有一種探索未知的樂趣。強烈推薦給所有希望在數值計算領域有所建樹的開發者和研究人員。
評分對於剛接觸數值計算的初學者來說,這本書可能需要一點點數學基礎,但如果你願意花時間去鑽研,收獲絕對是巨大的。它不是那種“速成”的書,而是讓你真正理解數值計算背後的科學。我對書中關於插值和逼近的章節非常滿意。多項式插值、樣條插值,以及最小二乘逼近,作者都用非常清晰的邏輯和詳細的步驟進行瞭解釋。最讓我驚喜的是,書中還講解瞭傅裏葉級數和傅裏葉變換在插值和逼近中的應用,這讓我對這些概念有瞭更深入的理解。我嘗試瞭用書中提供的代碼進行數據擬閤,發現效果非常好,而且代碼的可讀性很高,很容易就能理解每一行的作用。作者還分享瞭一些提高計算效率的小技巧,這對於處理大規模數據非常有用。總的來說,這本書填補瞭我在這方麵知識的空白,讓我能夠更有信心地去處理各種與數據分析和建模相關的計算任務。
評分這本書最大的亮點在於它對優化算法的深度剖析。我之前在工作中經常遇到參數優化問題,但總是找不到閤適的方法,或者實現的效率不高。這本書中的優化章節,從梯度下降到牛頓法,再到一些更高級的全局優化算法,都講得非常細緻。作者不僅解釋瞭算法的原理,還詳細說明瞭在MATLAB中如何有效地實現它們,包括如何選擇閤適的步長、如何處理收斂條件等。我特彆喜歡其中關於機器學習模型參數優化的案例,這直接解決瞭我的實際痛點。書中提供的代碼,我稍加修改就能應用到我的項目中,性能提升非常明顯。而且,作者在講解過程中,還會引導讀者思考算法的局限性,以及在不同場景下可能齣現的數值問題,這讓我能夠更好地理解算法的適用範圍,避免盲目套用。對於任何需要在工程、金融、或者數據科學領域進行參數優化的人來說,這本書絕對是不可或缺的參考。它提供的不僅是工具,更是解決復雜優化問題的思維框架。
評分說實話,一開始我擔心這本書會太理論化,充滿瞭枯燥的數學公式,但事實完全相反。作者的敘述方式非常生動,就像一位經驗豐富的老師在為你講課,引人入勝。他對數值積分和微分方程的講解尤其精彩,比如貝塞爾函數的數值計算,或者求解微分方程初值問題時,他會對比不同方法的精度和收斂性,並給齣具體的代碼和圖示,讓你能直觀地感受到差異。讓我印象深刻的是,書中還涉及瞭一些信號處理和圖像處理中的數值計算應用,這對我這個跨領域的學習者來說,簡直是及時雨。我嘗試瞭書中的一些圖像濾波和傅裏葉變換的例子,發現MATLAB在這方麵的能力確實強大,而這本書則為我打開瞭通往這些應用的大門。而且,作者非常注重理論與實踐的結閤,每一個算法的講解都伴隨著實際的MATLAB代碼,你可以一邊看一邊敲,即時驗證,這種學習體驗是其他書籍無法比擬的。這本書的排版也很舒服,圖文並茂,閱讀起來毫不費力,即使是復雜的數學概念,在圖示的輔助下也能豁然開朗。
評分買一本備用,有一些程序可用
評分MATLAB數值計算,MATLAB數值計算。
評分總體不錯,真心不錯的啦,看同學買瞭所以就買瞭
評分商品還不錯寶寶錶示很滿意
評分真是一本好書,雖然是十幾年前的,相比修訂版,這本看的更舒服,很多東西沒有過時,很有價值
評分很不錯,內容豐富,講解全麵
評分為瞭買這本書費瞭很大的勁,終於買到瞭
評分之前多次藉過這本書,一本藍封麵的,這次想自己買一本,發現機械工業齣版社也齣瞭一本,看看價格更便宜,就選瞭這本,不過這本是舊版的。同一本書兩個齣版社真不會有版權問題?
評分本來是打算買來瞭解MATLAB的,發現這本書齣來就是公式,心就涼瞭一半
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