MATLAB. Теория и практика (5000,00 руб.)

Стр.5

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

Стр.11

УДК 51-37:004.9MATLAB ББК 22.1с Г47 Г47 Амос Гилат MATLAB. Теория и практика. 5-е изд. / Пер. с англ. Смоленцев Н. К. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 416 с.: ил. ISBN 978-5-97060-183-9 Данная книга предлагает практическое введение в MATLAB – пакет прикладных программ для решения задач технических вычислений и одноименный язык программирования. Издание охватывает все, что необходимо для эффективного использования MATLAB, от простых арифметических действий со скалярами до создания и использования массивов, трехмерных графиков и решения дифференциальных уравнений. Снимки экранов, учебные примеры, работающие примеры программ и домашние задания с вопросами по математике, физике и инженерным наукам – все это делает освоение программы MATLAB эффективным и основательным. Издание предназначено в первую очередь студентам техническим вузов, а также инженерам и научным работникам, использующим MATLAB в своей работе. уДК 51-37:004.9MATLAB ББК 22.1с Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но, поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги. ISBN 978-1-11862-986-4 (англ.) ISBN 978-5-97060-183-9 (рус.) © 2015, 2011 John Wiley & Sons, Inc. © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2016

Стр.5

Оглавление Предисловие ................................................................ 11 Введение ..................................................................... 13 Глава 1. Начало работы с MATLAB ................................................ 17 1.1. Запуск MATLAB, окна MATLAB ................................................................ 17 1.2. Работа в командном окне ....................................................................... 21 1.3. Арифметические операции со скалярами .............................................. 23 1.3.1. Приоритет операций ........................................................................... 23 1.3.2. Использование MATLAB как калькулятор ............................................. 24 1.4. Форматы вывода ................................................................................... 24 1.5. Встроенные элементарные математические функции ............................ 25 1.6. Определение скалярных переменных ................................................... 28 1.6.1. Оператор присвоения ......................................................................... 28 1.6.2. Правила для имен переменных ........................................................... 30 1.6.3. Предопределенные переменные и зарезервированные слова ............ 30 1.7. Полезные команды для управления переменными ................................. 31 1.8. Файлы сценария .................................................................................... 32 1.8.1. Замечания о файлах сценариях .......................................................... 32 1.8.2. Создание и сохранение файлов сценариев ......................................... 33 1.8.3. Выполнение файла сценария .............................................................. 34 1.8.4. Текущий каталог ................................................................................. 34 1.9. Примеры применений MATLAB ............................................................... 36 1.10. Задачи ................................................................................................. 39 Глава 2. Создание массивов ....................................................... 46 2.1. Создание одномерных массивов (векторов) .......................................... 46 2.2. Создание двумерных массивов (матриц) ............................................... 49 2.2.1. Команды zeros, ones и eye ................................................................... 51 2.3. Замечания о переменных в MATLAB ....................................................... 52 2.4. Оператор транспонирования ................................................................ 52 2.5. Адресация (индексация) массива .......................................................... 53 2.5.1. Вектор ................................................................................................ 53

Стр.7

Оглавление 7 2.5.2. Матрица ............................................................................................. 54 2.6. Использование двоеточия : в адресации массивов ................................ 55 2.7. Добавление элементов к существующим переменным .......................... 57 2.8. Удаление элементов .............................................................................. 59 2.9. Встроенные функции для управления массивами .................................. 60 2.10. Строки символов и строки как переменные ......................................... 63 2.11. Задачи ................................................................................................. 65 Глава 3. Математические операции с массивами ........................... 74 3.1. Сложение и вычитание ........................................................................... 75 3.2. Умножение массивов ............................................................................. 76 3.3. Деление массивов ................................................................................. 79 3.4. Поэлементные операции ....................................................................... 83 3.5. Использование массивов во встроенных математических функциях MATLAB ......................................................................................... 85 3.6. Встроенные функции для анализа массивов .......................................... 86 3.7. Генерация случайных чисел .................................................................... 88 3.8. Примеры приложений MATLAB ............................................................... 91 3.9. Задачи ................................................................................................... 96 Глава 4. Использование файлов сценариев и управление данными ..105 4.1. Рабочее пространство MATLAB и окно рабочего пространства ............. 106 4.2. Входные параметры файла сценария ................................................... 107 4.3. Команды вывода .................................................................................. 110 4.3.1. Команда disp..................................................................................... 111 4.3.2. Команда fprintf .................................................................................. 113 4.4. Команды save и load ............................................................................. 120 4.4.1. Команда save .................................................................................... 121 4.4.2. Команда load .................................................................................... 122 4.5. Импорт и экспорт данных .................................................................... 123 4.5.1. Команды для импорта и экспорта данных ......................................... 124 4.5.2. Использование Мастера импорта ..................................................... 126 4.6. Примеры приложений MATLAB ............................................................. 127 4.7. Задачи ................................................................................................. 132 Глава 5. Двумерные графики ......................................................143 5.1. Команда plot ........................................................................................ 143 5.1.1. График определенных данных ........................................................... 148

Стр.8

8 Оглавление 5.1.2. График функции ................................................................................ 148 5.2. Команда fplot ....................................................................................... 150 5.3. Графическое изображение нескольких графиков в одном окне ............ 151 5.3.1. Использование команды plot ............................................................ 152 5.3.2. Использование команд hold on и hold off ........................................... 153 5.3.3. Использование команды line ............................................................. 153 5.4. Форматирование окна графика ............................................................ 154 5.4.1. Использование команд форматирования окна графика ................... 154 5.4.2. Форматирование графика используя редактор графиков ................. 158 5.5. Графики с логарифмическими осями ................................................... 158 5.6. Графики с планками погрешностей ...................................................... 160 5.7. Графики специального вида ................................................................. 162 5.8. Гистограммы ....................................................................................... 163 5.9. Графики в полярных координатах......................................................... 166 5.10. Расположение нескольких окон графиков на одной странице ............ 167 5.11. Несколько окон графиков Figure ......................................................... 167 5.12. Построение графиков с использованием ленты инструментов PLOTS ................................................................................. 169 5.13. Примеры приложений MATLAB ........................................................... 170 5.14. Задачи ............................................................................................... 175 Глава 6. Программирование в MATLAB .........................................185 6.1. Операторы сравнения и логические операторы ................................... 186 6.2. Условные операторы ............................................................................ 193 6.2.1. Структура if-end ................................................................................ 194 6.2.2. Структура if-else-end......................................................................... 195 6.2.3. Структура if-elseif-else-end ............................................................... 195 6.3. Оператор переключения switch-case .................................................... 198 6.4. Циклы .................................................................................................. 201 6.4.1. Циклы for-end ................................................................................... 201 6.4.2. Циклы while-end ................................................................................ 205 6.5. Вложенные циклы и вложенные условные операторы .......................... 208 6.6. Команды break и continue ..................................................................... 210 6.7. Примеры приложений MATLAB ............................................................. 211 6.8. Задачи ................................................................................................. 219 Глава 7. Определенные пользователем функции и файлы функций ..229 7.1. Создание файла функции .................................................................... 230 7.2. Структура файла функции .................................................................... 231

Стр.9

Оглавление 9 7.2.1. Строка определения функции ........................................................... 231 7.2.2. Входные и выходные аргументы ....................................................... 232 7.2.3. Строка H1 и текстовые строки справки ............................................. 234 7.2.4. Тело функции .................................................................................... 234 7.3. Локальные и глобальные переменные .................................................. 235 7.4. Сохранение файла функции ................................................................ 236 7.5. Использование пользовательских функций .......................................... 236 7.6. Примеры простых пользовательских функций ..................................... 237 7.7. Сравнение файлов функций и скрипт-файлов ...................................... 239 7.8. Анонимные функции ............................................................................ 240 7.9. Функции от функций ............................................................................ 243 7.9.1. Использование дескрипторов функций для передачи функции в функцию от функции ................................................................................ 243 7.9.2. Использование имени функции для передачи функции в функцию от функции ................................................................................................. 246 7.10. Подфункции ....................................................................................... 249 7.11. Вложенные функции .......................................................................... 250 7.12. Примеры приложений MATLAB ........................................................... 253 7.13. Задачи ............................................................................................... 256 Глава 8. Многочлены, подбор кривых и интерполяция ....................270 8.1. Многочлены ......................................................................................... 270 8.1.1. Значение многочлена ....................................................................... 271 8.1.2. Корни многочлена............................................................................. 272 8.1.3. Сложение, умножение и деление многочленов ................................. 273 8.1.4. Производные многочленов ............................................................... 275 8.2. Подбор кривой ..................................................................................... 276 8.2.1. Подбор кривой многочленами; функция polyfit .................................. 276 8.2.2. Подбор кривой другими функциями .................................................. 280 8.3. Интерполяция ...................................................................................... 284 8.4. Базовый интерфейс для подбора Basic fitting ....................................... 287 8.5. Примеры приложений MATLAB ............................................................. 290 8.6. Задачи ................................................................................................. 295 Глава 9. Приложения в численном анализе ...................................305 9.1. Решение уравнения с одной переменной ............................................. 305 9.2. Нахождение минимума или максимума функции .................................. 308 9.3. Численное интегрирование ................................................................. 310 9.4. Обыкновенные дифференциальные уравнения .................................... 312

Стр.10

10 Оглавление 9.5. Примеры приложений MATLAB ............................................................. 317 9.6. Задачи ................................................................................................. 323 Глава 10. Трехмерные графики ....................................................333 10.1. Графики линий ................................................................................... 333 10.2. Сети и графики поверхностей ............................................................ 334 10.3. Специальные графики........................................................................ 340 10.4. Команда view ...................................................................................... 343 10.5. Примеры приложений MATLAB ........................................................... 345 10.6. Задачи ............................................................................................... 350 Глава 11. Символьная математика ................................................356 11.1. Символьные объекты и символьные выражения ................................. 357 11.1.1. Создание символьных объектов ...................................................... 357 11.1.2. Создание символьных выражений .................................................. 359 11.1.3. Команда findsym и значение символьной переменной по умолчанию ............................................................................................. 362 11.2. Изменение вида существующего символьного выражения ................ 363 11.2.1. Команды collect, expand и factor ...................................................... 363 11.2.2. Команды simplify и simple ................................................................ 365 11.2.3. Команда pretty ................................................................................ 367 11.3. Решение алгебраических уравнений .................................................. 367 11.4. Дифференцирование ......................................................................... 372 11.5. Интегрирование ................................................................................. 373 11.6. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений .................... 375 11.7. Графическое изображение символьных выражений ........................... 378 11.8. Численные расчеты с символьными выражениями ............................ 381 11.9. Примеры приложений MATLAB ........................................................... 384 11.10. Задачи ............................................................................................. 392 Приложение. Сводка символов, команд и функций ...............................402 Предметный указатель ..................................................413

Стр.11