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简介:数学基本问题的MATLAB解法
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出版时间:2019-09
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内容介绍

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编辑推荐

1、本书的定位是:用计算机语言打通数学。本书并不是讲MATLAB软件,而是讲解如何用MATLAB编程来解决数学问题。
2、面向初学者,尤其是对数学并不很擅长的读者。本书整体上体现出——数学知识的铺垫、MATLAB解决数学问题的思路、MATLAB编程的详细过程。

内容简介

本书面向数学与工程计算,主要讲解了MATLAB 2017a软件基础、初等数学专题概要、高等数学基本问题、线性代数与矩阵论基本问题、概率论与数理统计基本问题、数值分析基本问题、CASIO fx—991CN X(中文版)函数科学计算器简介七方面的内容。本书适合大中专院校理工科学生学习使用,也可供广大科研人员、学者、工程技术人员及MATLAB专业人员参考。

目录

第1章 MATLAB R2017a软件基础 / 001
1.1 MATLAB概述 1
1.1.1 MATLAB与Simulink简介 1
1.1.2 MathWorks公司官方网站对MATLAB软件的描述 1
1.1.3 MATLAB的系统组成 2
1.2 MATLAB基础知识 3
1.2.1 MATLAB R2017a的主界面 4
1.2.2 MATLAB R2017a的通用命令 4
1.2.3 数据类型 6
1.2.4 运算符 10
1.2.5 软件层面的数组与矩阵 12
1.3 MATLAB R2017a编程基础 15
1.3.1 命令行窗口与脚本编辑器 15
1.3.2 变量 15
1.3.3 MATLAB的控制流 17
1.3.4 文件的结构 23
1.3.5 程序调试 25
1.4 可执行程序exe文件的编译 26
1.5 其他数学软件简介 27
1.5.1 Mathematica简介 27
1.5.2 Maple简介 27

第2章 初等数学专题概要 / 28
2.1 数学的起源与发展 28
2.1.1 从未开化到文明 28
2.1.2 数制简介 28
2.1.3 数与量纲的发展简史 30
2.2 常数与常数运算 32
2.2.1 四则运算及其混合运算 32
2.2.2 用MATLAB进行常数运算 32
2.3 代数式与代数运算 33
2.3.1 MATLAB符号数学计算基础 33
2.3.2 用MATLAB进行合并同类项 33
2.3.3 用MATLAB去括号 34
2.3.4 用MATLAB进行高次多项式嵌套 34
2.3.5 用MATLAB进行因式分解 34
2.3.6 用MATLAB进行代数式化简 35
2.3.7 函数求值和换元 35
2.3.8 用MATLAB进行有理多项式展开 36
2.3.9 用MATLAB解简单代数方程 37
2.4 坐标系与简单坐标变换 38
2.4.1 直角坐标与极坐标的互化 39
2.4.2 函数表达式的直角坐标与极坐标互化 39
2.5 基本初等函数与函数运算 40
2.5.1 基本初等函数的范畴 40
2.5.2 基本初等函数值的MATLAB计算 40
2.5.3 用MATLAB生成复合函数 40
2.5.4 用MATLAB生成反函数 41
2.5.5 用MATLAB观察一次函数 41
2.5.6 用MATLAB观察二次函数 43
2.5.7 用MATLAB观察三角函数 45
2.5.8 用MATLAB观察指数和对数函数 47
2.5.9 MATLAB任意一元函数图像发生器 48
2.6 初等统计学概要 50
2.6.1 用MATLAB简单计算平均数 50
2.6.2 计数原理 51
2.7 数域的扩充与复数 52
2.7.1 无解的一元二次方程与虚数的引入 52
2.7.2 用MATLAB进行复数基本运算 52

第3章 高等数学基本问题 / 54
3.1 函数与极限 54
3.1.1 数列与函数极限的概念 54
3.1.2 函数极限的笔算方法简介 56
3.1.3 函数极限的MATLAB计算 57
3.1.4 连续性与间断点的概念 58
3.1.5 用MATLAB观察函数的连续性和间断点 59
3.1.6 闭区间上的连续函数 60
3.1.7 用MATLAB计算函数的极值和最值 61
3.1.8 用MATLAB求函数零点 62
3.2 导数与微分 63
3.2.1 导数的定义与几何意义 63
3.2.2 笔算求导法则与常用公式 65
3.2.3 显函数导数的MATLAB求法 65
3.2.4 隐函数求导的笔算方法简介 67
3.2.5 隐函数导数的MATLAB求法 68
3.2.6 参数方程所确定的函数的导数 70
3.2.7 用MATLAB求参数方程所确定的函数导数 70
3.2.8 微分简介 71
3.3 微分中值定理与导数的应用 72
3.3.1 微分中值定理简介 72
3.3.2 几何与工程实际问题的微分学原理 74
3.3.3 函数的单调性和凹凸性 77
3.3.4 用MATLAB找曲线的拐点 78
3.3.5 渐近线 79
3.3.6 曲率的概念 79
3.4 不定积分 81
3.4.1 不定积分的概念 81
3.4.2 不定积分的笔算求法简介 81
3.4.3 用MATLAB求函数的不定积分 84
3.5 定积分 85
3.5.1 定积分的概念与性质 85
3.5.2 积分上限函数 87
3.5.3 用MATLAB对积分上限函数求导 88
3.5.4 函数定积分的笔算方法简介 88
3.5.5 函数定积分与广义积分的MATLAB计算 90
3.5.6 广义积分的MATLAB审敛 91
3.5.7 Γ函数简介 92
3.6 定积分的应用 93
3.6.1 定积分的元素法简介 93
3.6.2 几何问题的微积分原理 93
3.6.3 工程实际问题的微积分原理 97
3.7 常微分方程 99
3.7.1 常微分方程的概念 99
3.7.2 微分方程的分类与笔算解法简介 100
3.7.3 用MATLAB解常微分方程(组) 104
3.8 空间解析几何简介 106
3.8.1 向量及其简单运算 106
3.8.2 内积、叉积和混合积的MATLAB计算 108
3.8.3 空间方程的概念 108
3.8.4 平面及其方程 108
3.8.5 空间直线及其方程 109
3.8.6 曲面及其方程 110
3.8.7 空间曲线方程 113
3.8.8 用MATLAB绘制空间方程曲面 114
3.9 多元函数微分法 116
3.9.1 多元函数的概念 116
3.9.2 二元函数的极限 116
3.9.3 二元函数极限的笔算方法简介 117
3.9.4 二元函数极限的MATLAB计算 117
3.9.5 多元函数的连续性 117
3.9.6 用MATLAB观察二元函数的连续性 117
3.9.7 偏导数的概念 118
3.9.8 多元函数偏导数的笔算求法简介 120
3.9.9 多元函数偏导数的MATLAB求法 122
3.9.10 全微分的概念 125
3.9.11 全微分的MATLAB求法 126
3.9.12 多元函数微分学的几何应用 126
3.9.13 方向导数及其笔算方法简介 128
3.9.14 方向导数的MATLAB计算 128
3.9.15 梯度与场论简介 129
3.9.16 多元函数梯度的MATLAB计算 130
3.9.17 多元函数极值的计算方法 131

前言/序言

MATLAB是一个用于设计人工智能模型和人工智能驱动的数学系统。这个强有力的数学工具,受到万千数学家、工程师的信赖,其程序代码简单易懂,可以胜任初等数学、高等数学、线性代数、矩阵论、概率论与数理统计、数理方程、数值分析等众多数学学科的复杂计算工作。其强大的绘图功能可以输出2维、3维图像,并可以用颜色表示第4维、用时间表示第5维,可以适用于各类科学学科的绘图任务。除基础数学计算外,该系统还可胜任深度学习、计算机视觉、信号处理、金融分析、机器人科学和控制系统等领域的研发设计。MATLAB的工具箱经过系统地开发、严格地测试,并有全面的帮助文档,可以给用户提供人性化的GUI,方便操作,且输出信息的丰富。
通过对MATLAB数学软件的研究,可以使数学专业人员和各工程领域的专业人士进行高效的数学计算、分析、设计,甚至迈向生产,在很大程度上淘汰笔算,为科学研究和工程计算提供强大动力。对于学校教育,MATLAB软件有望使学生深入理解数学问题、培养数学学习兴趣,开启一种数学学习新方法,甚至开启数学教育新方法。
最后,函数科学计算器和图形编程计算器相当于一台手持式计算机,可以实现专业的数学计算,某些特定的型号也可以实现某些行业要求的特定计算,适合数学工作者和专业技术人员在没有电子计算机的场合使用。
本书第 1 章讲解MATLAB2017a的软件基础知识,该章可能略微枯燥,理论多、实例少,但是却是读者顺利学习本书的前提。第 2 章讲初等数学重要专题,顺带对数学史和物理量进行简要地科普,本章是作者认为一个完备的数学教育应该具有的内容。第 3章到第 6 章为高等数学及以上部分,理论结合实例详细讲解大学本科和硕士阶段可能会接触的每一种题型的计算机辅助求解方法,在较大程度上淘汰繁琐难懂的笔算,开启一种数学学习新方法。第 7 章以一款真正的科学计算器,卡西欧某型号函数科学中文计算器为主,介绍了当今手持计算器的发展、分类。
本书由王元昊、曾红编著。
由于时间有限,书中难免有一些不足之处,恳请广大读者给以批评指正。如有需要与作者探讨的问题,可发邮件至273389314@qq.com。

编著者