图书信息

宣传语

内 容 简 介

前 言

目 录

图书信息

书名：MATLAB应用实例精讲——数学数值计算与统计分析篇作者：陈 超 等编著

ISBN：978-7-121-11985-9

出版日期：2010年11月

定价：59.00元

开本：16开

页码：440页

宣传语

实例丰富、高效实用

语言简练、通俗易懂

内容详实、全面系统

内 容 简 介

全书从实用的角度出发，通过大量典型的实例，详细介绍了MATLAB在数学数值计算与统计分析方面的应用方法与技巧。全书分两篇共10章，第一篇为基础技术，介绍了MATLAB的用户界面与工具箱、数学基本运算、图形绘制与显示、程序设计，以及数值计算与数据分析基础。读者通过学习，将熟悉MATLAB的基本功能和操作，为后面的学习打下基础。第二篇为MATLAB实例，结合48个工程实例，按照入门、提高、经典的介绍顺序，从行业角度介绍了MATLAB 在数学与数值计算、财务金融计算、最优化计算以及数据统计分析方面的应用流程、方法和操作技巧。这些实例全部来自于实践，代表性和指导性强，读者学习后举一反三，可以快速上手，完成从新手到高手的技能飞跃。

本书还提供了书中所有实例的素材和源文件，供读者学习使用。本书适合MATLAB的初中级读者使用，既可作为高校相关专业学生的理想教材，同时也是从事工程计算、财务金融、统计分析人员的学习宝典。

前 言

MATLAB是由MathWorks公司开发的一种用于数值计算及可视化图形处理的工程应用软件，在数值计算和统计分析方面具有很深的应用。目前市场上的同类MATLAB书中，讲解数值计算和统计分析的基础技术较多，但是以专题和实例形式讲解的较少，工程实用性不强，本书为了弥补这种不足而编写。

本书以解决实际问题为纲要，结合作者多年工程实践的经验，深入浅出地介绍了MATLAB在数学数值计算和统计分析方面的应用方法和技巧。全书共分10章，主要内容如下：

第1章对MATLAB进行概述，主要内容包括系统安装、用户界面，并提供了MATLAB的学习技巧，对读者的入门学习具有很好的指导作用。

第2~6章为MATLAB基础技术，重点介绍了MATLAB的工具箱、数值计算与统计分析、符号计算、基础图形绘制以及程序设计。为了加深读者学习和理解，书中结合了大量小范例来介绍，边讲边练，读者通过学习可以快速上手和提高。

第7~10章为MATLAB 应用实例，结合48个典型工程实例，按照入门、提高、经典的介绍顺序，从行业角度介绍了MATLAB 在数学与数值计算、财务金融计算、最优化计算以及数据统计分析方面的应用流程、方法和操作技巧。这些实例全部来自于实践，具有较强的代表性和借鉴性，读者学习后举一反三，将可以完成从新手到高手的技能飞跃。

与同类型书相比，本书的主要特色如下：

（1）本书以全新的MATLAB 2010为写作平台，结合不同难易程度的工程实例，按照循序渐进的方式进行讲解，大大降低了读者学习的门槛，提高了读者的学习效率。

（2）本书48个实例丰富且典型，涉及数学与数值计算、财务金融计算、最优化计算以及数据统计分析领域，并以项目原理、应用流程和操作技巧的方式讲述，便于读者学习后举一反三，快速上手，并解决实际问题。

本书适合MATLAB的初中级读者使用，既可作为高校相关专业学生的理想教材，同时还是从事工程计算、经济金融、统计分析人员的学习宝典书。

本书主要由陈超编写，另外参与编写的人还有：赵汶、唐清善、邱宝良、李宁宇、严剑忠、黄小宽、付军鹏、张广安、贾素龙、金平、徐春林、谢正义、郑贞平等。在此一并向他们表示感谢。

由于时间仓促，再加之作者的水平有限，书中难免存在一些不足之处，欢迎广大读者批评和指正。

作 者

目 录

第一篇 基础技术

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

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