本书主要讲解了利用 MATLAB 2018进行数学计算和工程分析的各种方法和技巧,主要内容包括MATLAB入门MATLAB基础知识,数据可视化与绘图、试验数据分析与处理、矩阵分析、数学分析,微分方程,优化设计,MATLAB 联合编程,本书内容覆盖面广,涵盖数学计算与工程分析等各个方面,实例丰富而典型,全书通过近400个实例指导读者有的放矢地进行学习。
本书内容由浅入深,既有MATLAB基本函数的介绍,也有用MATLAB编写的专门计算程序。 所以本书既可作为初学者的入门用书,也可作为工程技术人员、硕士生,博士生的工具用书。

目 录
前言
第1章 MATLAB入门1
1.1 MATLAB概述2
1.1.1 什么是MATLAB2
1.1.2 MATLAB的发展历程3
1.1.3 MATLAB语言的特点4
1.1.4 MATLAB系统6
1.1.5 MATLAB R2018a的新特性7
1.2 MATLAB 2018的工作环境9
1.2.1 启动MATLAB9
1.2.2 命令窗口11
1.2.3 历史窗口11
1.2.4 当前目录窗口12
1.2.5 工作空间管理窗口12
1.3 MATLAB的帮助系统14
1.3.1 联机帮助系统15
1.3.2 命令窗口查询帮助系统15
1.3.3 联机演示系统17
1.3.4 常用命令和技巧19
1.4 MATLAB的搜索路径与扩展20
1.4.1 MATLAB的搜索路径20
1.4.2 MATLAB搜索路径扩展21
第2章 MATLAB基础知识23
2.1 数据类型24
2.1.1 变量与常量24
2.1.2 数值25
2.1.3 字符串27
2.1.4 向量29
2.1.5 矩阵31
2.1.6 单元型变量39
2.1.7 结构型变量42
2.2 运算符43
2.2.1 算术运算符43
2.2.2 关系运算符44
2.2.3 逻辑运算符44
2.3 数值运算44
2.3.1 矩阵运算44
2.3.2 向量运算50
2.3.3 多项式运算52
2.4 符号运算54
2.4.1 符号表达式的生成55
2.4.2 符号表达式的运算55
2.4.3 符号与数值间的转换59
2.4.4 符号矩阵60
2.5 M文件65
2.5.1 命令文件66
2.5.2 函数文件67
2.6 MATLAB程序设计69
2.6.1 程序结构69
2.6.2 程序的流程控制76
2.6.3 交互式输入82
2.6.4 程序调试84
2.7 函数句柄87
2.7.1 函数句柄的创建与显示88
2.7.2 函数句柄的调用与操作88
2.8 图形用户界面89
2.8.1 GUI设计向导89
2.8.2 GUI设计工具90
2.8.3 GUI控件94
第3章 数据可视化与绘图96
3.1 图形窗口97
3.1.1 图形窗口的创建97
3.1.2 工具条的使用100
3.2 数据可视化104
3.2.1 离散情况105
3.2.2 连续情况106
3.3 二维绘图107
3.3.1 plot绘图命令107
3.3.2 fplot绘图命令112
3.3.3 ezplot绘图命令114
3.3.4 其他坐标系下的绘图命令116
3.4 二维图形修饰处理119
3.4.1 坐标轴控制120
3.4.2 图形注释122
3.4.3 图形放大与缩小129
3.4.4 颜色控制129
3.5 三维绘图130
3.5.1 三维曲线绘图命令131
3.5.2 三维网格命令132
3.5.3 三维曲面命令136
3.5.4 柱面与球面139
3.5.5 三维图形等值线141
3.6 三维图形修饰处理147
3.6.1 视角处理148
3.6.2 颜色处理149
3.6.3 光照处理153
3.7 特殊图形155
3.7.1 统计图形156
3.7.2 离散数据图形161
3.7.3 向量图形164
3.8 图像处理及动画演示166
3.8.1 图像的读写167
3.8.2 图像的显示及信息查询168
3.8.3 动画演示171
第4章 试验数据分析与处理172
4.1 曲线拟合173
4.1.1 最小二乘法曲线拟合173
4.1.2 直线的最小二乘拟合176
4.2 数值插值178
4.2.1 拉格朗日(Lagrange)插值178
4.2.2 埃尔米特(Hermite)插值180
4.2.3 分段线性插值182
4.2.4 三次样条插值184
4.2.5 多维插值185
4.3 回归分析186
4.3.1 一元线性回归186
4.3.2 多元线性回归188
4.3.3 部分最小二乘回归191
4.4 方差分析197
4.4.1 单因素方差分析197
4.4.2 双因素方差分析199
4.5 正交试验分析203
4.5.1 正交试验的极差分析203
4.5.2 正交试验的方差分析206
4.6 判别分析209
4.6.1 距离判别209
4.6.2 费歇判别213
4.7 多元数据相关分析214
4.7.1 主成分分析214
4.7.2 典型相关分析216
4.8 MATLAB 数理统计基础219
4.8.1 样本均值219
4.8.2 样本方差与标准差220
4.8.3 协方差和相关系数221
4.8.4 数据比较222
4.8.5 数据累积与累和224
第5章 矩阵分析226
5.1 特征值与特征向量227
5.1.1 标准特征值与特征向量问题227
5.1.2 广义特征值与特征向量问题229
5.1.3 部分特征值问题230
5.2 矩阵对角化232
5.2.1 预备知识232
5.2.2 具体操作233
5.3 若尔当(Jordan)标准形235
5.3.1 若尔当标准形介绍235
5.3.2 jordan命令236
5.4 矩阵的反射与旋转变换237
5.4.1 两种变换介绍237
5.4.2 豪斯霍尔德(Householder)反射变换238
5.4.3 吉文斯(Givens)旋转变换240
5.5 矩阵分解243
5.5.1 楚列斯基(Cholesky)分解243
5.5.2 LU分解244
5.5.3 与 分解245
5.5.4 QR分解248
5.5.5 SVD分解250
5.5.6 舒尔(Schur)分解251
5.5.7 海森伯格(Hessenberg)分解253
5.6 线性方程组的求解254
5.6.1 线性方程组基础254
5.6.2 利用矩阵的逆（伪逆）与除法求解256
5.6.3 利用行阶梯形求解258
5.6.4 利用矩阵分解法求解259
5.6.5 非负最小二乘解264
5.7 综合应用举例265
第6章 数学分析271
6.1 极限、导数与微分272
6.1.1 极限272
6.1.2 导数与微分273
6.2 积分275
6.2.1 定积分与广义积分275
6.2.2 不定积分277
6.3 级数求和278
6.3.1 有限项级数求和278
6.3.2 无穷级数求和279
6.4 泰勒(Taylor)展开280
6.4.1 泰勒定理280
6.4.2 MATLAB实现方法281
6.5 傅里叶(Fourier)展开282
6.6 积分变换284
6.6.1 傅里叶积分变换284
6.6.2 傅里叶逆变换285
6.6.3 快速傅里叶变换287

MATLAB是美国MathWorks公司出品的一个优秀的数学计算软件，其强大的数值计算能力和数据可视化能力令人震撼。经过多年的发展，MATLAB的较新版本，功能日趋完善。MATLAB已经发展成为多种学科必不可少的计算工具，成为自动控制、应用数学、信息与计算科学等专业大学生与研究生必须掌握的基本技能。
MATLAB主要具有以下五大功能：数值计算功能、符号计算功能、图形与数据可视化功能、可视化建模与仿真功能以及与其他环境联合编程的功能。
作者在学习和工作中，应用MATLAB解决了很多工程问题，本书就是编者对MATLAB多年使用经验和感想的总结。
本书的主要内容包括： MATLAB入门，介绍MATLAB环境的基本组成;MATLAB基础知识，主要包括数据类型、运算符、数值运算、符号运算、M文件、MATLAB程序设计、MATLAB函数句柄等;数据可视化与绘图，主要包括MATLAB中离散数据与连续数据的可视化、二维和三维绘图、特殊图形的绘制、图像处理与动画演示等;试验数据分析与处理，主要包括利用MATLAB实现拟合与插值、回归分析、方差分析、正交试验分析、判别分析、多元数据相关分析等数据处理方法;矩阵分析，包括MATLAB中矩阵的基本运算、矩阵的特征值与特征向量、矩阵对角化、标准形、矩阵反射与旋转变换、矩阵分解、利用矩阵求解线性方程等;数学分析，包括MATLAB在微积分、级数求和、积分变换、多元函数分析等方面的应用;微分方程，包括MATLAB对常微分方程的数值与符号解法，以及对偏微分方程的解法等;优化设计，包括MATLAB对线性规划、无约束优化、约束优化、最小二乘优化、多目标规划等最优化问题的解法。MATLAB联合编程，包括MATLAB与.NET环境的联合编程、与Excel环境的联合编程、与C/C++语言的联合编程等内容。
为了配合学校师生利用此书进行教学的需要，随书配赠了电子资料包，包含全书实例操作过程AVI文件和实例源文件。读者可以登录百度网盘地址（读者如果没有百度网盘，需要先注册才能下载）：https://pan.baidu.com/s/1NRSJTHZzigExGWNAKvkKyg下载，密码：3h4e。
本书由三维书屋工作室策划，由陆军工程大学石家庄校区甘勤涛、程政田和胡仁喜主要编写。李鹏、周冰、董伟、李瑞、王敏、刘昌丽、张俊生、王玮、孟培、王艳池、阳平华、袁涛、闫聪聪、王培合、路纯红、王义发、王玉秋、杨雪静、张日晶、卢园、王渊峰、王兵学、孙立明、康士廷、李兵、徐声杰、李亚莉等参加了部分章节的编写。
由于编者学识有限，加上时间仓促，如有疏漏之处请登录www.sjzswsw.com或通过邮件联系编者，电子邮箱为win760520@126.com。也欢迎读者加入三维书屋图书学习交流群（QQ：656116380）交流探讨。

编 者