基于MATLAB的实用数值计算

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出版者:北京交通大学出版社
作者:石辛民
出品人:
页数:196
译者:
出版时间:2006-2
价格:19.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810826457
丛书系列:
图书标签:
  • 数学计算
  • matlab
  • Math/应用
  • MATLAB
  • 数值计算
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具体描述

本书分两部分,第一部分紧扣数值计算介绍了MATLAB语言的基础知识:数值矩阵及其运算,字符串和符号矩阵,基本绘图和编程方法;第二部分介绍数值计算的基本内容:计算误差,代数方程及方程组的数值求解,插值法和数据拟合,数值积分和常微分方程初值问题数值解等。书中配有大量例题和适量的练习题,书末附有MATLAB-7的内容列表、习题参考答案或提示以及指令索引等。

与传统数值计算教材不同,本书把MATLAB语言和数值计算进行了有机结合,叙述简明易懂,内容详尽实用,既可以作为非计算数学类专业学生学习“数值计算(计算方法)”课的教材,也可以作为学习用MATLAB进行数值计算的入门书,供工程技术和科研人员阅读和参考。

《精通MATLAB:科学计算与工程应用》 本书旨在为读者提供一套全面而深入的MATLAB科学计算与工程应用指导。我们不在此仅仅罗列MATLAB的内置函数,而是着眼于如何运用这些强大的工具解决实际问题,并引导读者掌握高效的编程思维和算法实现技巧。 核心内容预览: MATLAB基础与进阶: 从变量、数据类型、运算符这些基本概念出发,逐步深入到MATLAB的核心特性,如向量化运算、矩阵操作、M语言编程、函数定义与调用。我们特别强调如何通过MATLAB的即时性反馈机制来理解和调试代码,培养读者的编程直觉。 数值计算方法精讲:本书将详细阐述一系列核心数值计算方法,并结合MATLAB的实现。这包括但不限于: 线性代数: 方程组求解(直接法、迭代法)、特征值与特征向量计算、矩阵分解(LU、QR、SVD)在工程分析中的应用。 插值与逼近: 多项式插值(Lagrange、Newton)、样条插值(线性、立方)、最小二乘法逼近,以及它们在数据平滑和模型构建中的作用。 数值积分与微分: 牛顿-科茨公式、龙贝格积分、高斯积分,以及有限差分法、中心差分法在微分方程求解中的应用。 常微分方程(ODE)求解: 欧拉法、改进欧拉法、Runge-Kutta方法,以及MATLAB中`ode45`等函数的原理与应用场景。 非线性方程求解: 二分法、牛顿法、割线法,以及它们在优化问题和工程设计中的应用。 数据可视化与信号处理: 深入讲解MATLAB强大的绘图功能,包括二维、三维绘图、图形定制、动画制作,以及如何在数据分析中有效地呈现信息。在此基础上,我们将介绍基本的信号处理技术,如傅里叶变换、滤波器设计与实现,帮助读者理解和分析时域与频域数据。 工程应用案例解析: 本书将提供大量贴近实际的工程应用案例,涵盖但不限于: 控制系统设计与仿真: 传递函数建立、系统稳定性分析、PID控制器设计与仿真。 信号与图像处理: 噪声去除、图像滤波、边缘检测等基础图像处理技术。 数据分析与建模: 回归分析、聚类分析、时间序列分析。 优化问题: 线性规划、非线性规划的求解方法与MATLAB实现。 有限元方法(FEM)入门: 通过简单的示例,介绍如何利用MATLAB进行有限元问题的建模和求解。 编程技巧与效率提升: 除了算法本身,本书还将分享提高MATLAB代码效率的实用技巧,如向量化、MEX文件调用、并行计算基础,以及如何组织和管理大型项目,培养读者的软件工程意识。 为何选择本书: 不同于仅停留在函数介绍的教程,本书的编写初衷是赋能读者,让他们能够独立思考,将MATLAB作为解决复杂工程问题的强大工具。我们注重理论与实践的结合,通过丰富的示例和清晰的讲解,帮助读者建立扎实的数值计算功底,并能将其快速应用于各种工程领域。无论您是初次接触MATLAB的学生,还是希望深化MATLAB应用的工程师,本书都将是您不可或缺的学习伙伴。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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初次翻开这本书,我就被其严谨的逻辑和清晰的结构所吸引。它以一种非常系统的方式,将庞杂的数值计算领域分解成易于理解的模块,并层层递进,将读者从入门引导至精通。书中对于各种数值方法的介绍,都充满了数学的严谨性和工程的实用性。例如,在谈到插值与逼近时,作者不仅介绍了多项式插值、样条插值等基本方法,还详细阐述了最小二乘拟合的原理,以及如何在MATLAB中实现,并且非常细致地讨论了误差分析和收敛性问题。我特别喜欢的是书中对迭代法求解线性方程组的讲解,从雅可比迭代到高斯-赛德尔迭代,再到SOR方法,作者不仅清晰地推导了每种方法的迭代公式,还深入分析了它们的收敛条件,并提供了在MATLAB中实现这些方法的代码,以及对不同方法在实际应用中的性能进行对比分析。这种深入浅出的讲解方式,让我能够真正理解每种方法的精髓,而不仅仅是死记硬背公式。书中的图示和表格也非常丰富,有效地辅助了概念的理解。对于我这样一个在工程领域需要大量进行数值模拟的工程师而言,这本书无疑是一本可以直接拿来解决实际问题的宝典。

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这本书的出版,无疑为广大MATLAB用户在数值计算领域提供了一份宝贵的资源。它的内容深度与广度兼备,涵盖了从基础到进阶的各种核心数值算法,并且紧密结合MATLAB的强大功能进行阐述。在介绍数值微分时,书中不仅分析了向前、向后和中心差分的精度和稳定性,还讨论了高阶差分格式的设计,并特别强调了如何处理边界条件和噪声数据,在MATLAB中的实现也提供了多种选择,让我能够根据实际需求灵活运用。我尤其欣赏书中关于特征值问题的讲解,从幂法、反幂法到QR算法,作者不仅清晰地阐述了这些算法的原理和步骤,还深入探讨了它们在求解大型稀疏矩阵特征值时的效率和适用性,并提供了高效的MATLAB实现。书中还对病态矩阵的概念进行了深入的剖析,以及如何通过预条件技术来改善线性方程组求解的数值稳定性,这对于处理实际工程中的不确定性数据非常有帮助。我经常会翻阅书中关于特定算法的章节,每次都能获得新的启发和更深的理解。

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在我看来,这是一本极具启发性和实践性的MATLAB数值计算专著。它并非简单地堆砌算法,而是致力于让读者真正理解数值计算的“为什么”和“怎么做”。书中在介绍快速傅里叶变换(FFT)时,不仅讲解了离散傅里叶变换(DFT)的基本原理,还深入剖析了FFT的蝶形运算和分解思想,以及其在信号处理、图像分析等领域的广泛应用,并提供了多种MATLAB实现的优化技巧。让我受益匪浅的是,书中对收敛性分析的深入探讨,无论是迭代法还是优化算法,都详细讨论了其收敛的充要条件,以及如何通过修改算法或调整参数来提高收敛速度和鲁棒性。书中还专门讨论了数值积分和微分的误差估计问题,以及如何根据误差要求选择合适的离散化步长。让我惊喜的是,书中还涉及了一些较为前沿的数值方法,例如有限元法的基本思想和在MATLAB中的实现框架,虽然篇幅有限,但足以勾起我对该领域的兴趣,并为我进一步深入学习打下了基础。

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一本真正能够改变你数值计算学习方式的书。它不仅仅是一本教程,更像是一位经验丰富的导师,引领你穿越数值计算的复杂世界。在关于随机数生成与蒙特卡洛方法这一章节,我找到了我一直以来所欠缺的系统性知识。书中不仅介绍了各种伪随机数生成器的原理和优缺点,还深入阐述了蒙特卡洛方法在积分、优化、统计模拟等方面的应用,并提供了丰富的MATLAB示例,让我能够亲手实践,体会其强大之处。我尤其赞赏书中对数值稳定性问题的探讨,例如在求解常微分方程(ODE)时,书中详细分析了显式和隐式方法的稳定性区域,以及如何选择合适的求解器来避免数值失灵,并给出了在MATLAB中调用各种ODE求解器的详细指南。书中还讨论了如何处理刚性ODE,这在许多工程问题中都至关重要。我经常会回顾书中关于特定算法的细节,每一次都能发现新的理解点,并将其应用到我的研究项目中。

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一本令人惊叹的MATLAB数值计算宝典,内容之详实、讲解之深入,让我深感折服。这本书不仅仅是简单地罗列算法,而是真正地带领读者一步步理解数值计算的内在逻辑与精妙之处。从基础的线性代数运算,到复杂的优化问题求解,再到偏微分方程的数值离散化,每一个章节都构建了一个清晰的学习路径。作者在介绍每一个算法时,都不仅仅停留在公式层面,而是深入剖析了算法的原理、推导过程,以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方案。例如,在讲解矩阵分解时,书中不仅详细介绍了LU分解、Cholesky分解等经典方法,还深入探讨了它们的数值稳定性和计算复杂度,并给出了在MATLAB中高效实现的具体代码示例。我尤其欣赏的是,书中对于各种数值方法的优缺点进行了细致的比较分析,帮助读者在面对实际问题时,能够根据问题的特性选择最合适的工具。书中提供的MATLAB代码,不仅仅是可运行的,更是高度优化和模块化的,可以直接应用于科研和工程实践,极大地节省了我的学习和开发时间。对于那些希望深入理解数值计算理论,并将其应用于实际问题解决的读者来说,这本书绝对是不可多得的珍贵财富。它不仅是理论的教科书,更是实践的指南,让我受益匪浅。

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这本《基于MATLAB的实用数值计算》在我多年的学术研究生涯中,扮演了至关重要的角色。它不仅仅是一本提供算法实现的参考书,更是一本能够激发思考、培养洞察力的思想启迪之作。书中对数值积分的讲解,从简单的梯形法则、辛普森法则,到更高级的龙贝格积分和高斯积分,作者都进行了详尽的推导和分析,并特别强调了在处理不同精度要求和积分区域时的适用性,以及在MATLAB中如何调用内置函数和自定义实现。我印象最深刻的是关于非线性方程组求解的部分,书中不仅介绍了牛顿法及其变种,还详细讨论了全局收敛性与局部收敛性的区别,以及如何选择合适的初值以保证算法的成功收敛。更令人称道的是,作者还专门辟出了章节介绍了几种常见的工程问题,并展示了如何运用书中介绍的数值计算方法来构建模型和求解,例如振动分析、传热问题等,这些实例极大地拓宽了我的视野,让我看到了数值计算在解决现实世界复杂问题时的强大力量。书中提供的源代码,结构清晰,注释详细,不仅易于理解,而且可以直接作为我进行二次开发的基础。

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这本书的价值,在于它不仅仅教授“如何使用”MATLAB进行数值计算,更重要的是它深入讲解了“为什么”这样计算。在关于数据拟合与回归的部分,书中不仅介绍了线性回归、多项式回归等基本方法,还深入探讨了非线性回归的挑战,以及如何使用MATLAB的优化工具箱来解决这类问题。我特别欣赏书中对各种评估指标的讲解,例如决定系数 R-squared、均方误差 RMSE 等,以及如何根据这些指标来判断模型的优劣。书中还详细讨论了过拟合和欠拟合的问题,以及如何通过正则化技术来避免这些现象。让我感到欣慰的是,书中提供的代码示例都非常贴近实际应用场景,并且提供了详细的注释,让我能够轻松地理解代码的逻辑,并将其迁移到我自己的研究项目中。

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这是一本真正能够让你“玩转”MATLAB数值计算的书。它以一种极其易于理解的方式,将复杂的数学概念和算法讲解得淋漓尽致。在我看来,书中关于最优化方法的部分,堪称经典。从单变量函数的极值搜索,到多变量函数的无约束和约束优化,作者都进行了详尽的介绍,包括梯度下降法、共轭梯度法、拟牛顿法,以及序列二次规划法等。书中特别强调了如何选择合适的优化算法,以及如何处理目标函数和约束函数的特性,例如凸性、可微性等。让我惊喜的是,书中还包含了一个专门的章节,介绍了如何利用MATLAB的并行计算工具箱来加速数值计算,这对于处理大规模数据集和复杂模型至关重要。我经常会参考书中提供的代码作为我进行数值模拟的起点,并且每次都能从中学到新的知识和技巧。

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我必须说,这本书在讲解数值方法时,其细致程度令人赞叹。它从最基本的概念出发,逐步深入到复杂的算法细节,并且始终保持着理论与实践的紧密结合。在学习二分法、牛顿法、割线法等求解非线性方程的章节,作者不仅清晰地推导了算法的迭代公式,还深入分析了它们的收敛速度和适用范围,并特别提醒了在实际应用中可能遇到的问题,如函数不可导、初值选择不当等,并提供了相应的应对策略,这些都极大地增强了我解决实际问题的能力。让我印象深刻的是,书中还包含了一个专门的章节,探讨了在MATLAB中进行性能分析和代码优化的技巧,例如如何使用`tic`和`toc`函数测量代码执行时间,如何避免不必要的循环,以及如何利用MATLAB的向量化特性来提高计算效率,这些对于任何希望编写高效MATLAB代码的研究者和工程师来说,都极其宝贵。

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这本书的深度和广度,足以满足不同层次读者的需求。对于初学者,它提供了一个清晰的学习路径;对于有经验的读者,它提供了深入的理论分析和实用的技巧。在学习矩阵奇异值分解(SVD)的章节,作者不仅详细推导了SVD的数学原理,还深入探讨了其在降维、去噪、推荐系统等领域的广泛应用,并提供了多种MATLAB实现的示例,让我能够更好地理解和运用这一强大的工具。我尤其看重书中对算法选择的指导,作者会根据问题的特性,例如数据规模、精度要求、计算资源等,来推荐最适合的数值方法,这对于减少我的试错成本、提高研究效率非常有帮助。书中还包含了一些关于数值不确定性和误差传播的讨论,这在科学研究和工程实践中是至关重要的。

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