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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