MATLAB科學計算（科學與工程計算技術叢書） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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溫正著

圖書標籤:

MATLAB
科學計算
工程計算
數值分析
算法
數學建模
仿真
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高等教育
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齣版社：清華大學齣版社

ISBN：9787302467144

版次：1

商品編碼：12170433

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：616

字數：962000

正文語種：中文

具體描述

産品特色

編輯推薦

　　(1)資深作者編著，圖書質量更有保證：一綫資深工程師執筆，係統歸納和總結瞭智能算法的實戰經驗。

　　(2)提供配套源碼，便於讀者動手實踐：理論必須聯係實踐，本書提供源代碼下載，方便讀者學習使用。

　　(3)內含豐富實例，利於讀者二次開發：書中提供瞭十幾個科學計算算法的典型實例，讀者可以據此二次開發。

　　配套學習資源下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵。係列暢銷圖書如下：

　　MATLAB編程指南——計算、編程、仿真、算法及應用

　　MATLAB/Simulink係統仿真

　　MATLABGUI程序設計

　　MATLAB智能算法

　　MATLAB數學建模

　　MATLAB科學計算

　　MATLAB信號處理

　　MATLAB圖像處理

　　MATLAB優化算法

內容簡介

　　本書以新推齣的MATLAB R2016a軟件為基礎，詳細介紹瞭各科學計算求解方法及其MATLAB在科學計算中的應用，是一本掌握MATLAB科學計算方法的綜閤性參考書。全書以科學計算在MATLAB中的應用為主綫，結閤各種應用案例，詳細講解瞭科學計算的MATLAB實現方法。

　　全書分為MATLAB基礎應用、科學計算和工具箱等三部分，共17章。基礎應用部分詳細講解瞭MATLAB的計算入門知識、基本運算方法、圖形的可視化以及編程方法等，這些都是掌握科學計算的必備知識。科學計算部分詳細講解瞭MATLAB的插值擬閤、數據擬閤、微分方程求解、微分方程及級數、綫性方程(組)求解、非綫性方程(組)求解、常微分方程(組)求解、概率統計計算、偏小二乘應用分析、人工智能算法等相關知識。工具箱部分介紹瞭模糊邏輯工具箱、優化工具箱和偏微分方程工具箱。

　　本書按邏輯編排，自始至終采用實例描述；內容完整且每章相對獨立，是一本具有較高參考價值的MATLAB科學計算參考書。

　　本書以工程應用為目標，內容深入淺齣，講解循序漸進，適閤作為理工科高等院校研究生、本科生教學用書，也可作為廣大科研工程技術人員的參考用書。

作者簡介

　　溫正北京航空航天大學博士後，現就職於航天某院所，精通MATLAB、ANSYS、Fluent等工程仿真計算軟件。在國內外期刊發錶論文多篇，其中被SCI檢索三篇，被EI檢索十幾篇，申請並獲得授權專利多項，曾獲得國防科學技術成果奬等奬項，齣版過多本暢銷計算機圖書。

精彩書評

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精彩書摘

　　第5章插值擬閤

　　在科技工程中，除瞭要進行一定的理論分析外，通過實驗對所得數據進行分析、處理也是必不可少的一種方法。由於實驗測定實際係統的數據具有一定的代錶性，因此在處理時必須充分利用這些信息，又由於測定過程中不可避免會産生誤差，故在分析經驗公式時又必須考慮這些誤差的影響，兩者相互製約。因此，閤理建立實際係統數學模型的方法稱為數值逼近法。MATLAB提供瞭豐富的函數指令實現數據的數值逼近，本章具體講解數據的插值與分析等內容。

　　學習目標：

　　�r學習和掌握插值擬閤原理；

　　�r熟練掌握運用MATLAB(工具箱)進行數據插值擬閤；

　　�r掌握和運用插值擬閤思想解決具體工程實際問題。

　　5.1插值問題

　　工程實踐和科學實驗中，常常需要從一組實驗觀測數據(xi,yi)(i=1,2,3,…,n)中，求自變量x與因變量y的一個近似的函數關係式y=f(x)。

　　例如觀測行星的運動，隻能得到某時刻t所對應的行星位置si(用經緯度錶示)，想知道行星在任何時刻t的位置。又如，大氣壓測定問題、導彈發射問題、程序控製銑床加工精密工件問題、飛機船舶製造問題等都屬於此類問題。

　　因為考慮到代數多項式既簡單又便於計算，所以就用代數多項式近似地錶示滿足n個點yi=f(xi)(i=1,2,3,…,n)的函數關係式y=f(xi)，此即為插值法。

　　5.1.1拉格朗日插值

　　已知n+1個數據點：(xi,yi)(i=1,2,3,…,n)，n次拉格朗日插值公式為

　　Ln=∑ni=0yi∏nj=0,

　　j≠ix－xjxi－xj

　　特彆地：當n=1時，有

　　L1=y0x－x1x0－x1+y1x－x0x1－x0

　　當n=2時，有

　　L2=y0(x－x1)(x－x2)(x0－x1)(x0－x2)+y1(x－x0)(x－x2)(x1－x0)(x1－x2)+y2(x－x0)(x－x1)(x2－x0)(x2－x1)

　　稱為拋物綫插值或二次插值。

　　在MATLAB中編程實現的拉格朗日插值法函數為lagrange()。

　　調用格式：

　　f=lagrange(x,y)

　　或

　　f=lagrange(x,y,x0)

　　其中，x為已知數據點的x坐標嚮量；y為已知數據點的y坐標嚮量；x0為插值點的x坐標；f為求得的拉格朗日插值多項式或在x0處的插值。

　　編寫拉格朗日插值函數如下：

　　functiony=lagrange(x0,y0,x)

　　n=length(x0);

　　m=length(x);

　　fori=1:m

　　z=x(i);

　　s=0;

　　fork=1:n

　　p=1;

　　forj=1:n

　　ifj~=k

　　p=p*(z-x0(j))/(x0(k)-x0(j));

　　end

　　s=s+p*y0(k);

　　end

　　y(i)=s;

　　end

前言/序言

　　在科學研究和工程計算領域經常會遇到一些非常復雜的計算問題，這些問題利用計算器或手工計算無法完成，隻能藉助計算機完成，而MATLAB在數值計算方麵錶現卓越，又MATLAB語言具有編程效率高、圖形界麵友好、全方位的幫助係統、擴充能力強、交互性好、可移植性強等特點，因此，MATLAB廣泛應用於各行各業。

　　目前，MATLAB已成為數學應用領域的重要基礎課程的首選實驗平颱，而對於學生而言最有效的學習途徑是結閤專業課程的學習掌握該軟件的使用與編程。本書將詳細介紹應用MATLABR2016a進行科學計算的實現方法。

　　1．本書特點

　　由淺入深，循序漸進：本書以MATLAB愛好者為對象，首先從MATLAB使用基礎講起，再由簡單的科學計算齣發，逐漸過渡到MATLAB優化設計部分，並輔以工程中的應用案例，幫助讀者快速掌握MATLAB進行科學計算與優化設計和開發。

　　步驟詳盡、內容新穎：本書結閤作者多年MATLAB使用經驗與實際工程應用案例，將MATLAB軟件的使用方法與技巧詳細地講解給讀者。本書在MATLAB進行科學計算和優化設計講解過程中，步驟詳盡，與算法理論貼切並輔以實際案例為背景，使讀者在閱讀時，結閤程序和理論，從而快速理解理論思想，並掌握該理論編程方法。

　　實例典型，輕鬆易學：通過學習實際工程應用案例，運用MATLAB科學計算求解，是掌握MATLAB編程應用最好的方式。本書通過理論聯係實際案例，並結閤編程代碼，透徹詳盡地講解瞭MATLAB在科學計算和數值分析中的應用研究。

　　2．本書內容

　　本書以初中級讀者為對象，結閤筆者多年MATLAB使用經驗與實際工程應用案例，將MATLAB軟件的使用方法與技巧詳細地講解給讀者。本書基於MATLABR2016a版，詳細講解MATLAB在科學計算中的應用。全書內容共分為三部分，具體如下。

　　第1部分：MATLAB基礎應用部分。詳細講解瞭MATLAB簡介、基本運算、圖形的可視化以及編程方法等，這些都是掌握科學計算的必備知識。

　　第1章MATLAB簡介第2章MATLAB基本運算

　　第3章MATLAB圖形可視化第4章MATLAB編程入門

　　第2部分：MATLAB科學計算部分。詳細講解瞭MATLAB的插值擬閤、數據擬閤、微分方程求解、微分方程及級數、綫性方程(組)求解、非綫性方程(組)求解、常微分方程(組)求解、概率統計計算等相關知識。

　　第5章插值擬閤第6章數據擬閤

　　第7章微分方程求解第8章微分方程及級數

　　第9章綫性方程(組)求解第10章非綫性方程(組)求解

　　第11章常微分方程(組)求解第12章概率統計分布計算

　　第13章偏最小二乘應用分析第14章人工智能算法

　　第3部分：MATLAB工具箱。詳細講解瞭MATLAB的模糊邏輯工具箱、優化工具箱、偏微分方程工具箱等相關知識。

　　第15章模糊邏輯工具箱第16章優化工具箱

　　第17章偏微分方程工具箱

　　3．讀者對象

　　本書適閤於MATLAB初學者和研究算法提高並解決工程應用能力的讀者，具體說明如下：

　　�r相關從業人員�r初學MATLAB科學計算的技術人員

　　�r大中專院校的教師和在校生�r相關培訓機構的教師和學員

　　�r廣大科研工作人員�rMATLAB愛好者

　　4．讀者服務

　　為瞭方便解決本書疑難問題，讀者朋友在學習過程中遇到與本書有關的技術問題時，可以發郵件到郵箱caxart@126．com，或者訪問博客http://blog．sina．com．cn/caxart，編者會盡快給予解答，我們將竭誠為您服務。

　　另外，本書所涉及的素材文件(程序代碼)已經上傳到為本書提供的博客中，供讀者下載。

　　5．本書作者

　　本書主要由溫正編著。此外，付文利、王廣、張岩、林曉陽、任艷芳、唐傢鵬、孫國強、高飛等也參與瞭本書部分內容的編寫工作。

　　雖然作者在本書的編寫過程中力求敘述準確、完善，但由於水平有限，書中欠妥之處在所難免，希望讀者和同仁能夠及時指齣，共同促進本書質量的提高。

　　最後再次希望本書能為讀者的學習和工作提供幫助！

　　編者

　　2017年6月

《應用數學建模與數值方法》內容概述本書深入探討瞭在科學與工程領域中，如何運用數學工具和計算方法來解決實際問題。全書圍繞著“建模”與“計算”兩大核心，係統地介紹瞭從問題抽象、模型構建，到數值算法設計、程序實現與結果分析的完整流程。本書旨在為讀者提供一套係統性的科學計算思維框架和實踐技能，使其能夠獨立地處理復雜的科學與工程挑戰。第一部分：數學建模的基礎本部分首先從宏觀層麵引入數學建模的概念，闡釋其在科學研究和工程實踐中的重要性。我們將探討不同類型的數學模型，包括描述性模型、預測性模型和優化模型，並分析它們各自的適用範圍和優缺點。模型構建的原則與方法：我們將詳細講解模型構建的基本原則，如簡化性、有效性、可檢驗性等，並介紹多種常用的建模方法，例如：基於物理原理的模型：如何從基本的物理定律（如牛頓力學、熱力學、電磁學等）齣發，建立描述物理現象的數學方程。我們將通過案例分析，展示如何將實際的物理過程轉化為數學模型，如彈簧振子模型、傳熱模型等。基於統計學和數據驅動的模型：在數據量充足的情況下，如何運用統計學方法從數據中提取規律，構建預測模型。這包括迴歸分析、分類算法、時間序列分析等，我們將介紹綫性迴歸、多項式迴歸、邏輯迴歸等經典模型，並講解如何處理缺失數據、異常值以及特徵工程等關鍵步驟。基於係統動力學的模型：如何描述復雜係統內部各元素之間的相互作用和反饋機製。我們將以人口增長模型、經濟模型為例，介紹微分方程組在係統動力學建模中的應用，並探討如何分析模型的長期行為和穩定性。基於最優化理論的模型：如何尋找最優解來解決資源分配、生産調度等問題。我們將介紹綫性規劃、非綫性規劃、整數規劃等，並講解如何構建目標函數和約束條件。模型的簡化與驗證：在模型構建過程中，簡化是必不可少的步驟，我們將探討如何根據問題的特點和需求，對模型進行閤理的簡化，避免過度復雜化。同時，模型驗證也是至關重要的一環，我們將介紹模型驗證的常用方法，如與實驗數據對比、敏感性分析、魯棒性檢驗等，以確保模型的有效性和可靠性。案例研究：本部分將穿插多個精心設計的案例研究，涵蓋不同學科領域，例如：工程領域：橋梁結構的受力分析模型、流體動力學中的飛機翼型設計模型、電路係統的穩態和瞬態分析模型。生物醫學領域：藥物在體內的分布與代謝模型、傳染病傳播的流行病學模型、基因調控網絡的模型。經濟金融領域：股票價格的波動模型、投資組閤的優化模型、宏觀經濟的增長模型。環境科學領域：汙染物擴散的模型、氣候變化的預測模型。第二部分：數值計算方法與算法本部分將聚焦於將數學模型轉化為可計算的形式，並介紹實現模型求解所需的關鍵數值計算方法和算法。我們將強調算法的原理、優缺點以及在實際應用中的選擇依據。方程求解：非綫性方程組的求解：我們將介紹牛頓迭代法、割綫法、不動點迭代法等，並分析它們在收斂性、計算效率上的差異。綫性方程組的求解：講解直接法（如高斯消元法、LU分解）和迭代法（如雅可比迭代法、高斯-賽德爾迭代法），並討論它們在處理大型稀疏矩陣時的優勢。插值與逼近：多項式插值：拉格朗日插值、牛頓插值，分析其高次多項式可能帶來的龍格現象。樣條插值：三次樣條插值，討論其在保證光滑性方麵的優越性。函數逼近：最小二乘法，如何在給定數據點集上找到最優的逼近函數。數值微分與積分：數值微分：有限差分法（前嚮、後嚮、中心差分），分析其精度與截斷誤差。數值積分：梯形法則、辛普森法則、高斯積分，講解如何根據積分函數的特性選擇閤適的積分方法。常微分方程的數值解法：單步法：歐拉法（顯式、隱式）、改進歐拉法、四階龍格-庫塔法（RK4），分析它們的階數、穩定性和收斂性。多步法： Adams-Bashforth法、Adams-Moulton法，介紹它們如何利用曆史信息提高計算效率。剛性方程的求解：隱式方法和預測-校正方法在處理剛性問題時的必要性。偏微分方程的數值解法：有限差分法：對PDE進行離散化，構建代數方程組。有限元法：在復雜幾何區域上的應用，介紹形函數和單元積分。有限體積法：在守恒律方程求解中的優勢。矩陣計算與特徵值問題：矩陣分解：QR分解、奇異值分解（SVD），介紹它們在求解綫性係統、降維和數據分析中的應用。特徵值與特徵嚮量的計算：冪法、反冪法、QR算法，分析它們在求解大型稀疏矩陣特徵值問題上的效率。第三部分：編程實現與實踐本部分將強調理論知識與實際操作的結閤，引導讀者將所學的數學模型和數值算法轉化為可執行的計算機程序。編程語言選擇與基礎：我們將討論不同編程語言（如Python、MATLAB、C++）在科學計算領域的適用性，並簡要介紹其中一種語言的基礎語法、數據結構和常用庫。算法實現要點：代碼結構與模塊化：如何組織代碼，使其易於閱讀、維護和復用。數據結構的選擇：如何選擇閤適的數據結構來高效地存儲和處理計算過程中的數據。數值穩定性與精度控製：在編程中如何考慮數值穩定性，避免溢齣和失精，以及如何選擇閤適的精度。調試與測試：單元測試與集成測試：如何對編寫的程序進行有效測試，保證其正確性。性能優化：針對計算密集型程序，如何進行性能剖析和優化。結果可視化與解釋：圖錶繪製：利用專業繪圖庫（如Matplotlib、Gnuplot）將計算結果以直觀的圖錶形式展示。結果的解讀與分析：如何從計算結果中提煉有價值的信息，並與實際問題進行關聯。高級主題與工程應用：並行計算與高性能計算：簡要介紹並行計算的基本概念，以及如何利用多核處理器或集群來加速計算。麵嚮對象編程在科學計算中的應用：如何利用麵嚮對象思想來構建更復雜的科學計算係統。常用科學計算庫的使用：介紹NumPy、SciPy、Pandas等在數據處理、科學計算和工程分析中的實際應用。學習目標通過學習本書，讀者將能夠： 1. 理解數學建模的核心思想：能夠將現實世界的問題轉化為抽象的數學模型，並對其進行分析和評估。 2. 掌握常用的數值計算方法：能夠熟練運用各種數值算法來求解數學模型，並理解算法的原理和局限性。 3. 具備編程實現能力：能夠將數學模型和數值算法轉化為可執行的計算機程序，並進行有效的調試和優化。 4. 提升問題解決能力：能夠獨立地運用科學計算技術來分析和解決科學與工程領域的實際問題。 5. 培養嚴謹的科學思維：形成嚴謹的邏輯思維和批判性分析能力，從而在麵對復雜問題時能夠做齣閤理的判斷和決策。本書內容豐富，理論與實踐相結閤，旨在為讀者提供一個堅實的科學計算基礎，為他們在未來的學習和工作中應對各種挑戰打下堅實的基礎。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不是那種“照本宣科”的教材，而是真正站在用戶的角度，去思考如何讓科學計算變得更加高效和便捷。在閱讀過程中，我常常會因為書中某個巧妙的算法或者某個實用的代碼技巧而感到驚喜。書中對MATLAB高級特性的講解也非常到位，例如MEX文件的使用、並行計算的配置和優化等，這些內容對於提升計算效率至關重要，但在其他書中往往被一帶而過。作者在講解這些內容時，並沒有迴避其復雜性，而是通過清晰的步驟和生動的例子，將它們一一拆解，讓讀者能夠理解其原理並掌握使用方法。我印象最深的是關於GUI設計的部分，書中提供瞭一個完整的例子，展示瞭如何利用MATLAB的App Designer來創建一個交互式的科學計算應用，這對於將研究成果轉化為實際工具非常有幫助。而且，書中的案例選取得非常典型，涵蓋瞭物理、化學、生物、工程等多個學科領域，這使得不同專業背景的讀者都能找到與自己研究相關的應用場景。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排邏輯非常清晰，結構緊湊，內容翔實。從基礎的數值計算到復雜的科學建模，層層遞進，引人入勝。我尤其喜歡書中對算法魯棒性的探討，如何處理病態問題，如何進行誤差分析，這些都是進行可靠科學計算的關鍵。作者在講解過程中，經常會引用一些經典的科學計算問題，比如求解Navier-Stokes方程、進行傅裏葉分析等，並用MATLAB代碼演示如何一步步解決。這些案例的選擇既有代錶性，又具有啓發性，能夠幫助讀者將所學知識融會貫通。書中還涉及瞭一些進階的MATLAB工具箱，如Simulink、Optimization Toolbox、Statistics and Machine Learning Toolbox等，並給齣瞭如何將它們集成到科學計算流程中的具體指導。對於我這樣需要進行復雜係統仿真和數據分析的工程師來說，這本書無疑是一本不可多得的寶典。它不僅讓我掌握瞭MATLAB這個強大的工具，更重要的是，它提升瞭我運用科學計算解決實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓人眼前一亮！一直以來，我都在尋找一本能夠係統性地講解MATLAB在科學計算領域的應用的書籍，但市麵上很多資料要麼過於理論化，要麼過於零散。這本書的齣現，就像在茫茫大海中找到瞭燈塔。它並沒有簡單地羅列MATLAB的各種函數，而是從科學計算的核心概念齣發，深入淺齣地闡述瞭如何利用MATLAB來解決實際的科學和工程問題。書中對數值分析、綫性代數、微積分、微分方程的求解方法都有非常詳盡的講解，並且都結閤瞭具體的MATLAB代碼示例。我特彆欣賞它在講解過程中，不僅給齣瞭代碼，還對代碼的原理、實現思路以及可能遇到的問題進行瞭細緻的分析。例如，在講解求解偏微分方程的部分，書中從有限差分法、有限元法等基礎理論講起，然後逐步過渡到MATLAB中相應的工具箱和函數，並且通過一個經典的傳熱問題實例，展示瞭如何從建模、離散化到數值求解，最後進行結果可視化和分析的全過程。這種循序漸進、理論與實踐相結閤的教學方式，讓我這個MATLAB初學者也能很快上手，並且能夠理解背後的科學原理，而不是僅僅停留在“調包俠”的層麵。書中的圖錶和數學公式都清晰易懂，排版也很精美，閱讀體驗非常棒。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的作者在這方麵功力深厚，對MATLAB的理解可謂是“庖丁解牛”。它不是那種堆砌函數定義的書，而是真正地在教你如何“思考”和“解決問題”。書中不僅強調瞭“怎麼做”，更重要的是“為什麼這麼做”。例如，在討論數值積分的精度問題時，書中會對比不同方法的優劣，並解釋其背後的數學原理，讓讀者深刻理解選擇閤適方法的必要性。我特彆贊賞書中對優化算法的講解，從基本的梯度下降法到更復雜的牛頓法、共軛梯度法，都有詳細的推導和MATLAB實現。這對於需要進行模型擬閤、參數估計等工作的讀者來說，無疑是非常寶貴的財富。此外，書中對數據的可視化也給予瞭足夠的重視，不僅僅是簡單的繪圖，還包括瞭如何製作高質量的學術圖錶，如何利用三維圖形和動畫來更直觀地展示數據。這對於科學論文的撰寫和學術報告的展示，都起到瞭極大的作用。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己對MATLAB的理解進入瞭一個全新的維度。它不僅僅是一本“工具書”，更像是一本“思想啓發書”。作者似乎非常懂得讀者的學習心理，總能在恰當的地方給齣提示和建議。我尤其喜歡書中對算法效率和數值穩定性的討論，這在很多入門級的MATLAB教材中是很難見到的。比如，在講解矩陣運算的優化時，書中不僅介紹瞭嚮量化編程的重要性，還對比瞭不同實現方式的性能差異，並給齣瞭具體的性能剖析方法。這種對細節的關注，對於需要處理大規模數據和進行高性能計算的讀者來說，無疑是雪中送炭。書中還涉及瞭一些高級的主題，比如小波分析、模糊邏輯、神經網絡等，雖然不是每個主題都進行瞭深入探討，但提供瞭很好的入門指引，並且給齣瞭進一步學習的方嚮和參考資料。我最近在做一個數據處理的項目，書中關於信號處理和圖像處理的章節給瞭我很多啓發，讓我能夠更有效地利用MATLAB來完成任務。總的來說，這本書的深度和廣度都相當可觀，能夠滿足不同層次讀者的需求，無論是初學者還是有一定基礎的研究者，都能從中受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

價格優惠，信賴京東

評分☆☆☆☆☆

編排清晰，紙張也不錯，值得閱讀

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，適閤中級用戶使用，比那個藍黃的那本書好多瞭

評分☆☆☆☆☆

內容比較豐富，講的比較清楚，好評

評分☆☆☆☆☆

非常不錯的服務，為同濟大學嘉定校區的配貨小姐姐打call，笑容很美

評分☆☆☆☆☆

書記不錯，應該是正書記不錯，應該是正版版