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第1章 MATLAB入门1

1.1 MATLAB中的科学计算概述1

1.1.1 MATLAB的发展历程1

1.1.2 MATLAB的应用2

1.1.3 MATLAB的特点3

1.1.4 MATLAB系统3

1.2 MATLAB 2016的用户界面4

1.2.1 标题栏4

1.2.2 功能区5

1.2.3 工具栏5

1.2.4 命令窗口6

1.2.5 历史窗口8

1.2.6 当前目录窗口9

1.2.7 课堂练习——环境设置10

1.3 MATLAB命令的组成10

1.3.1 基本符号11

1.3.2 功能符号12

1.3.3 常用指令14

1.4 课后习题15

第2章 MATLAB的数据结构16

2.1 数据类型16

2.1.1 数值类型16

2.1.2 操作实例18

2.1.3 逻辑类型19

2.1.4 课堂练习——数值的逻辑运算练习20

2.1.5 结构类型20

2.1.6 定义类型21

2.1.7 操作实例22

2.2 数据定义23

2.2.1 字符串定义23

2.2.2 操作实例25

2.2.3 向量定义26

2.2.4 课堂练习——求解区间数值28

2.2.5 矩阵定义28

2.2.6 操作实例29

2.2.7 课堂练习——创建成绩单30

2.2.8 符号变量定义30

2.2.9 课堂练习——定义变量x31

2.3 综合实例——符号矩阵的创建31

2.4 课后习题34

第3章 数值运算35

3.1 运算符35

3.1.1 算术运算符35

3.1.2 关系运算符36

3.1.3 逻辑运算符37

3.1.4 操作实例38

3.2 数值数学运算38

3.2.1 复数运算38

3.2.2 课堂练习——复数求模运算40

3.2.3 三角函数运算41

3.2.4 课堂练习——求解正弦值41

3.3 符号运算41

3.3.1 符号表达式的基本运算41

3.3.2 课堂练习——符号表达式的基本代数运算42

3.4 向量数学运算42

3.4.1 向量的四则运算42

3.4.2 向量的点乘运算43

3.4.3 向量的点积运算44

3.4.4 操作实例44

3.4.5 向量的叉积运算45

3.4.6 课堂练习——计算向量的混合积45

3.5 矩阵数学运算46

3.5.1 矩阵的加法运算46

3.5.2 矩阵的减法运算47

3.5.3 矩阵的乘法运算47

3.5.4 矩阵的除法运算49

3.5.5 操作实例49

3.5.6 课堂练习——矩阵四则运算50

3.5.7 幂函数51

3.5.8 课堂练习——求解幂运算52

3.6 元素运算52

3.6.1 向量元素52

3.6.2 矩阵元素53

3.6.3 课堂练习——创建新矩阵53

3.7 综合实例——材料力矩数据分析54

3.8 课后习题57

第4章 矩阵运算59

4.1 矩阵的分类59

4.1.1 基本矩阵59

4.1.2 随机矩阵61

4.1.3 操作实例61

4.1.4 稀疏矩阵62

4.1.5 伴随矩阵63

4.1.6 课堂练习——变换基本矩阵64

4.1.7 魔方矩阵64

4.1.8 操作实例64

4.1.9 托普利兹矩阵65

4.1.10 希尔伯特矩阵66

4.1.11 课堂练习——“病态”矩阵问题66

4.1.12 操作实例67

4.2 矩阵运算68

4.2.1 矩阵的逆68

4.2.2 操作实例69

4.2.3 矩阵的转置71

4.2.4 操作实例71

4.2.5 课堂练习——矩阵更新问题73

4.2.6 若尔当标准形74

4.2.7 操作实例75

4.3 矩阵变换76

4.3.1 方向变换77

4.3.2 阶梯矩阵78

4.3.3 操作实例79

4.3.4 课堂练习——矩阵的阶梯变换79

4.3.5 三角变换79

4.4 矩阵分解81

4.4.1 奇异值分解81

4.4.2 楚列斯基分解82

4.4.3 三角分解83

4.4.4 操作实例85

4.4.5 LDMT与LDLT分解86

4.4.6 QR分解89

4.4.7 操作实例91

4.5 综合实例——部门工资统计表的分析93

4.6 课后习题98

第5章 程序设计基础100

5.1 M文件100

5.1.1 命令文件100

5.1.2 课堂练习——创建电机数据102

5.1.3 函数文件103

5.1.4 操作实例105

5.1.5 课堂练习——求解函数表达式108

5.2 MATLAB程序设计108

5.2.1 程序结构108

5.2.2 操作实例111

5.2.3 程序的注解114

5.2.4 操作实例115

5.2.5 程序的信息诊断116

5.2.6 操作实例121

5.2.7 程序调试123

5.2.8 操作实例125

5.3 函数句柄127

5.3.1 函数句柄的创建与显示127

5.3.2 函数句柄的调用与操作127

5.3.3 课堂练习——计算差函数127

5.4 综合实例——投票结果的概率计算128

5.5 课后习题129

第6章 二维图形绘制131

6.1 二维曲线的绘制131

6.1.1 绘制二维图形131

6.1.2 课堂练习——绘制函数图形133

6.1.3 多图形显示133

6.1.4 操作实例135

6.1.5 课堂练习——绘制参数曲线的图像137

6.1.6 函数图形的绘制137

6.1.7 操作实例139

6.1.8 设置曲线样式141

6.2 图形注释142

6.2.1 注释图形标题及轴名称142

6.2.2 图形标注142

6.2.3 图例标注144

6.2.4 操作实例145

6.3 综合实例——比较函数曲线147

6.4 课后习题150

第7章 矩阵的应用151

7.1 特征值与特征向量151

7.1.1 特征值定义151

7.1.2 矩阵特征值152

7.1.3 操作实例152

7.2 矩阵对角化153

7.2.1 单位矩阵154

7.2.2 对角化矩阵154

7.2.3 课堂练习——判断矩阵是否可以对角化155

7.2.4 对角化转换155

7.2.5 操作实例156

7.3 符号与数值158

7.3.1 符号与数值间的转换158

7.3.2 操作实例158

7.3.3 符号与数值间的精度设置159

7.3.4 符号矩阵160

7.3.5 操作实例161

7.3.6 课堂练习——符号方阵的运算162

7.4 多元函数分析162

7.4.1 雅可比矩阵162

7.4.2 操作实例163

7.5 综合实例——希尔伯特矩阵163

7.6 课后习题173

第8章 多项式与方程组175

8.1 多项式的运算175

8.1.1 多项式的创建175

8.1.2 数值多项式四则运算176

8.1.3 操作实例176

8.1.4 多项式导数运算177

8.1.5 课堂练习——创建导数多项式177

8.2 函数运算178

8.2.1 函数的求值运算178

8.2.2 课堂练习——求函数的定点值178

8.3 方程的运算178

8.3.1 方程式的解178

8.3.2 操作实例179

8.3.3 线性方程有解179

8.4 线性方程组求解180

8.4.1 线性方程组定义180

8.4.2 利用矩阵的基本运算181

8.4.3 课堂练习——求方程组的解182

8.4.4 利用矩阵分解法求解183

8.4.5 操作实例186

8.4.6 非负最小二乘解187

8.4.7 操作实例187

8.5 综合实例——求解电路中的电流189

8.6 课后习题190

第9章 图形用户界面设计192

9.1 用户界面概述192

9.1.1 用户界面对象192

9.1.2 图形用户界面194

9.2 图形用户界面设计195

9.2.1 GUI概述195

9.2.2 GUI设计向导196

9.2.3 GUI设计工具197

9.2.4 GUI控件200

9.2.5 课堂练习——设计响应曲线界面201

9.3 控件设计202

9.3.1 创建控件202

9.3.2 控件属性203

9.3.3 菜单设计206

9.3.4 操作实例208

9.4 控件编程210

9.4.1 回调函数210

9.4.2 操作实例211

9.5 综合实例——频谱图的绘制213

9.6 课后习题218

第10章 三维动画演示219

10.1 三维绘图219

10.1.1 三维曲线绘图命令219

10.1.2 操作实例220

10.1.3 课堂练习——圆锥螺旋线的绘制222

10.2 三维图形修饰处理222

10.2.1 视角处理222

10.2.2 操作实例223

10.3 特殊图形224

10.3.1 向量图形225

10.3.2 操作实例226

10.4 图像处理及动画演示227

10.4.1 图像的读写227

10.4.2 课堂练习——图片的读取与保存228

10.4.3 图像的显示及信息查询228

10.4.4 操作实例230

10.4.5 课堂练习——办公中心图像的处理231

10.4.6 动画演示232

10.4.7 操作实例232

10.5 综合实例——椭球体积分计算图形233

10.6 课后习题236

第11章 Simulink仿真设计237

11.1 Simulink简介237

11.2 Simulink编辑环境238

11.2.1 Simulink的启动与退出238

11.2.2 Simulink的工作环境239

11.3 Simulink模块库242

11.3.1 Commonly Used Blocks库243

11.3.2 Continuous库244

11.3.3 Discontinuities库245

11.3.4 Discrete库246

11.3.5 Logic and Bit Operations库247

11.3.6 Math Operations库248

11.3.7 Ports＆Subsystems库249

11.3.8 Sinks库251

11.3.9 Sources库251

11.3.10 User—Defined Functions库253

11.4 Simulink的工作原理254

11.5 模块的创建254

11.5.1 创建模块文件255

11.5.2 课堂练习——仿真文件的创建与保存257

11.5.3 模块的基本操作257

11.5.4 模块参数设置258

11.5.5 模块的连接260

11.5.6 课堂练习——阶跃信号对正弦波的影响262

11.5.7 子系统及其封装262

11.5.8 操作实例266

11.6 仿真分析269

11.6.1 仿真参数设置269

11.6.2 仿真的运行和分析271

11.6.3 仿真错误诊断272

11.6.4 课堂练习——分析信号的选择输出273

11.7 综合实例——强迫扭转振动仿真分析273

11.8 课后习题276

第12章 应用程序接口设计278

12.1 应用程序接口介绍278

12.2 MATLAB与.NET联合编程278

12.3 MATLAB与Excel联合编程279

12.3.1 Excel Link安装与运行279

12.3.2 Excel Link函数282

12.4 综合实例——在Excel中绘制数据插补曲线282

第13章 矩阵的运算设计实例286

13.1 矩阵介绍286

13.2 杨辉三角形287

13.3 帕斯卡矩阵287

13.3.1 创建帕斯卡矩阵287

13.3.2 帕斯卡矩阵的属性288

13.3.3 抽取帕斯卡矩阵对角线元素289

13.3.4 矩阵的应用290

13.4 符号矩阵291

13.4.1 生成符号矩阵291

13.4.2 符号矩阵的基本运算291

13.4.3 符号矩阵的应用292

第14章 控制系统的时域分析设计实例294

14.1 控制系统的分析294

14.1.1 控制系统的仿真分析294

14.1.2 闭环传递函数295

14.2 闭环传递函数的响应分析296

14.2.1 阶跃响应曲线296

14.2.2 冲激响应曲线296

14.2.3 斜坡响应297

14.3 控制系统的稳定性分析298

14.3.1 状态空间实现298

14.3.2 稳定性299

第15章 测定线膨胀系数设计实例300

15.1 线膨胀系数300

15.2 线膨胀量的测定301

15.2.1 创建数据矩阵301

15.2.2 比较不同温度下膨胀量的图形302

15.2.3 比较膨胀量平均值306

15.2.4 线膨胀差值cz的范围307

15.3 线膨胀系数计算309

15.3.1 线膨胀系数表达式309

15.3.2 分析线膨胀系数310

第16章 数字低通信号频谱分析设计实例311

16.1 数字低通信号频谱输出311

16.2 数字低通信号分析315

16.2.1 绘制功率谱315

16.2.2 数字信号谱分析317

第17章 课程设计320

设计1——海森伯格矩阵的三角化320

设计2——时域和频域的余弦波比较321

设计3——部分最小二乘回归分析321

设计4——生成三维心形图动画322