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第一篇 基础技术 2

第1章MATLAB概述 2

1.1 MATLAB系统简介 2

1.1.1 MATLAB系统的产生与发展 2

1.1.2 MATLAB系统主要特点 4

1.1.3 MATLAB系统共生产品 4

1.1.4 MATLAB系统组成 6

1.1.5 MATLAB系统主要功能 9

1.2 MATLAB的安装和用户界面 11

1.2.1 MATLAB系统安装资源需求 11

1.2.2 MATLAB系统安装 12

1.2.3 MATLAB用户界面 20

1.3 MATLAB入门实例 27

1.3.1命令行程序 27

1.3.2 MATLAB绘图 29

1.3.3 M文件的编写 30

1.3.4 GUI实例 32

1.3.5使用Simulink进行系统仿真 32

1.4 MATLAB学习技巧 33

1.5本章小结 34

第2章MATLAB工具箱 35

2.1 MATLAB工具箱概述 35

2.2统计工具箱 41

2.2.1概率分布 42

2.2.2参数估计 45

2.2.3描述性统计 46

2.2.3.1中心趋势（位置） 46

2.2.3.2散布度量 48

2.2.3.3缺失数据处理 51

2.2.3.4百分位数及其图形描述 52

2.2.3.5综合示例 54

2.2.4假设检验 56

2.2.5统计绘图 58

2.3优化工具箱 61

2.3.1最优化问题 61

2.3.2线性规划问题 62

2.3.3无约束最优化问题 64

2.3.4有约束最优化问题 66

2.3.5目标规划问题 68

2.3.6最大最小化问题 69

2.4曲线拟合工具箱 71

2.4.1数据预处理 72

2.4.1.1输入数据集 72

2.4.1.2数据的查看 75

2.4.1.3数据的预处理 76

2.4.2曲线拟合 78

2.4.2.1曲线拟合相关函数 79

2.4.2.2曲线的参数拟合 81

2.4.2.3曲线的非参数拟合 86

2.5其他工具箱 90

2.6本章小结 91

第3章MATLAB数值计算 92

3.1变量和数据 92

3.1.1数据类型 92

3.1.2数据 92

3.1.3变量 94

3.2矩阵和数组 95

3.2.1矩阵输入 95

3.2.2矩阵元素和操作 98

3.2.3字符串 104

3.2.4矩阵和数组运算 108

3.2.5多维数组 118

3.3稀疏矩阵 121

3.3.1稀疏矩阵的建立 121

3.3.2稀疏矩阵的存储空间 124

3.3.3稀疏矩阵的运算 125

3.4多项式 126

3.4.1多项式的求值、求根和部分分式展开 126

3.4.2多项式的乘除法和微积分 128

3.4.3多项式拟合和插值 129

3.5元胞数组和结构数组 132

3.5.1元胞数组 132

3.5.2结构数组 135

3.6数据分析与统计 138

3.6.1数据统计和相关分析 138

3.6.2数据的差分与积分 140

3.6.3卷积和快速傅里叶变换 141

3.6.4向量及其运算 143

3.7本章小结 146

第4章MATLAB符号计算 147

4.1符号表达式的建立 147

4.1.1创建符号对象 147

4.1.2创建符号对象和表达式 149

4.1.3符号矩阵 150

4.2符号表达式的操作与代数运算 151

4.2.1符号表达式的代数运算 152

4.2.2符号数值任意精度控制和运算 153

4.2.3符号对象与数值对象的转换 155

4.3符号表达式的操作和转换 156

4.3.1符号表达式中自由变量的确定 156

4.3.2符号表达式的化简 157

4.3.3符号表达式的替换 161

4.3.4求反函数和复合函数 163

4.3.5符号表达式的转换 165

4.4符号微积分 167

4.4.1符号极限 167

4.4.2符号微分 168

4.4.3符号积分 170

4.4.4符号级数 171

4.5符号积分变换 172

4.5.1傅里叶（Fourier）变换及其反变换 172

4.5.2拉普拉斯（Laplace ）变换及其反变换 173

4.5.3 Z变换及其反变换 174

4.6符号方程的求解 175

4.6.1代数方程 176

4.6.2符号微分方程 177

4.7可视化符号分析 178

4.7.1单变量函数分析界面 178

4.7.2泰勒级数逼近分析界面 181

4.8 Maple函数的使用 182

4.8.1访问Maple函数 182

4.8.2获得Maple的帮助 184

4.9本章小结 185

第5章MATLAB基础绘图 186

5.1二维图形绘制 186

5.1.1基本二维绘图 186

5.1.2特殊二维绘图 188

5.1.3二维绘图的进阶功能 197

5.1.4线型、顶点标记和颜色 198

5.1.5分格线控制和图形标注 199

5.1.6屏幕刷新 203

5.2三维图形绘制 204

5.2.1基本三维绘图 204

5.2.2特殊三维绘图 209

5.2.3三维绘图功能进阶 216

5.2.4透明度作图 220

5.2.5立体可视化 221

5.2.6轻松绘制三维图形 227

5.3图形颜色处理 228

5.3.1颜色映像原理 228

5.3.2颜色映像的应用 229

5.4 MATLAB句柄式图形 232

5.4.1图形对象和句柄式图形简介 233

5.4.2常用图形对象的创建及其属性介绍 237

5.4.3图形对象句柄的获取 247

5.4.4对象属性的获取 249

5.4.5对象属性的设置 249

5.5 MATLAB图像显示技术 254

5.5.1图像简介 254

5.5.2图像的读取 255

5.5.3图像的显示 257

5.6动画制作 258

5.6.1以质点运动轨迹的方式呈现动画 258

5.6.2以旋转颜色映像的方式呈现动画 259

5.6.3以电影播放的方式呈现动画 260

5.6.4以对象的方式呈现动画 260

5.7本章小结 262

第6章MATLAB程序设计 263

6.1脚本文件和函数文件 263

6.1.1 M文本编辑器 263

6.1.2 M文件的基本格式 264

6.1.3 M脚本文件 264

6.1.4 M函数文件 266

6.2程序流程控制 266

6.2.1 for…end循环结构 267

6.2.2 while…end循环结构 267

6.2.3 if…else…end条件转移结构 268

6.2.4 switch…case开关结构 269

6.2.5 try…catch…end试探结构 271

6.2.6流程控制语句 272

6.3函数调用和参数传递 274

6.3.1子函数和私有函数 274

6.3.2局部变量和全局变量 275

6.3.3函数的参数 276

6.3.4程序举例 280

6.4 M文件性能的优化和加速 282

6.4.1 P码文件 282

6.4.2 M文件性能优化 283

6.4.3 JIT和加速器 284

6.5内联函数 287

6.5.1内联函数的创建 287

6.5.2查看内联函数 288

6.5.3使内联函数适用于数组运算 288

6.5.4执行内联函数 289

6.6利用函数句柄执行函数 289

6.6.1函数句柄的创建 289

6.6.2用feval命令执行函数 290

6.7利用泛函命令进行数值分析 292

6.7.1求极小值 292

6.7.2求过零点 294

6.7.3数值积分 295

6.7.4微分方程的数值解 296

6.8本章小结 297

第二篇 应用案例 299

第7章 数学与数值计算 299

7.1入门实例 299

7.1.1绘制分形蕨 299

7.1.2计算已知方程的微分和积分 301

7.1.3函数曲线的绘制 303

7.1.4曲线拟合 304

7.2提高实例 305

7.2.1超越函数的实现 305

7.2.2空间解析几何问题分析 308

7.2.3根据初始条件求解方程并绘图 310

7.2.4求解函数极限 311

7.3经典实例 312

7.3.1求解函数的极值点 312

7.3.2利用动画实现Galton钉板模型 315

7.3.3利用MATLAB实现Collatz猜想 317

7.3.4实现平面曲线簇的包络线 318

第8章 财务金融计算 322

8.1入门实例 322

8.1.1销售数据的数字特征统计 322

8.1.2资金流的计算 326

8.1.3住房贷款的等额本息还款法计算 328

8.1.4资产组合的基本计算 329

8.2提高实例 330

8.2.1风险的防范与投资组合的优化问题分析 330

8.2.2绘制并分析股市K线图 334

8.2.3股票价格的单因素方差分析 335

8.2.4购物分期付款的计算 337

8.3经典实例 339

8.3.1采用岭回归模型构造财政收入预测模型 339

8.3.2无风险证券投资组合分析 342

8.3.3股票价格影响因子分析 344

8.3.4工程投资的回报率分析 348

第9章 最优化计算 350

9.1入门实例 350

9.1.1方程的最小二乘求解 350

9.1.2生产决策问题分析 352

9.1.3投资问题分析 354

9.1.4工件加工任务分配问题分析 356

9.2提高实例 357

9.2.1人事安排问题分析 357

9.2.2工厂选址问题分析 359

9.2.3原材料采购问题分析 361

9.2.4最小成本问题 363

9.3经典实例 365

9.3.1二输入的二次模型的试验设计 365

9.3.2工件加工质量控制问题分析 367

9.3.3产品市场定位问题分析 371

9.3.4 0-1规划问题 374

第10章 数据统计分析 376

10.1入门实例 376

10.1.1检验数据是否服从正态分布 376

10.1.2化工厂污染物分类 378

10.1.3心电图数据的多元方差分析 380

10.1.4求解已知方程的非线性规划问题 383

10.2提高实例 385

10.2.1设备折旧问题分析 385

10.2.2绘制并分析仪器测量值的过程控制图 386

10.2.3城市生态环境水平分析与评价 389

10.2.4线性回归方程拟合 392

10.3经典实例 404

10.3.1博德图、尼柯尔斯图和奈奎斯特图的绘制 404

10.3.2利用PCA分析城市生活质量指标数据 406

10.3.3利用不同森林指标数据对国家进行聚类分析 412

10.3.4二次响应面模型拟合 423