Engineering Computation With Matlab pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pearson Higher Education

作者:Smith, David

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2009-1

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780135083543

丛书系列:

图书标签:

• Matlab
• 数值计算
• 工程计算
• 科学计算
• 算法
• 数值分析
• 计算方法
• 工程数学
• 模拟
• 建模

《工程计算与MATLAB实践》 本书旨在为工程领域的学生和专业人士提供一套全面且实用的工程计算方法和MATLAB应用指南。本书不局限于任何特定工程分支，而是侧重于那些在不同工程学科中普遍存在的计算问题和解决策略。通过深入浅出的讲解和丰富的实践案例，读者将能够掌握如何利用MATLAB这一强大的工程计算工具，有效地分析、建模、模拟和优化各类工程问题。 核心内容概览： 本书的结构设计遵循从基础到进阶的逻辑，确保读者能够循序渐进地掌握核心技能。 第一部分：工程计算基础与MATLAB入门 工程计算的基本概念： 介绍工程计算在现代工程实践中的重要性，包括问题定义、模型建立、数据采集与处理、算法设计与选择、结果分析与解释等核心环节。探讨数值方法的分类（如解析法、数值逼近法、迭代法等）及其适用性。 MATLAB环境与基本操作： 详细介绍MATLAB的开发环境，包括命令窗口、脚本编辑器、工作区、历史命令窗口等。涵盖MATLAB的基本语法，如变量定义、数据类型（标量、向量、矩阵、多维数组）、基本算术运算、逻辑运算、关系运算。学习如何使用MATLAB进行基本的数学计算，包括三角函数、指数函数、对数函数等。 数据可视化基础： 强调可视化在理解工程数据和计算结果中的关键作用。介绍MATLAB的二维和三维绘图功能，包括 `plot`、`scatter`、`bar`、`surf`、`mesh` 等常用绘图函数。学习如何自定义图形属性，如坐标轴标签、标题、图例、线条样式、颜色等，以及如何创建多子图和进行图形的输出与保存。 第二部分：数值方法在工程中的应用 方程求解： 非线性方程求解： 深入讲解牛顿-拉夫逊法、二分法、割线法等求解单变量非线性方程的数值算法，并演示如何在MATLAB中实现这些算法，应用于诸如收敛性分析、性能评估等工程场景。 线性方程组求解： 介绍高斯消元法、LU分解、迭代法（如雅可比法、高斯-赛德尔法）等求解大型线性方程组的方法，并说明其在结构分析、电路分析等领域的应用。 插值与逼近： 多项式插值： 学习拉格朗日插值、牛顿插值等方法，理解其原理及其在数据拟合、函数逼近中的作用。 样条插值： 介绍三次样条插值，以及其在曲线拟合、CAD设计等领域的优势。 数值积分与微分： 数值积分： 讲解梯形法则、辛普森法则、高斯求积等数值积分方法，并阐述其在计算面积、体积、功等工程量时的应用。 数值微分： 介绍有限差分法（向前差分、向后差分、中心差分）求解导数，以及在速率计算、梯度分析等问题中的应用。 第三部分：微分方程的数值求解与系统仿真 常微分方程（ODE）求解： 初值问题： 详细介绍欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法（RK4）等求解常微分方程初值问题的数值算法。通过实例演示如何使用MATLAB内置的ODE求解器（如 `ode45`）高效地求解复杂的动力学系统，如振动系统、控制系统、化学反应动力学等。 边值问题： 简要介绍求解常微分方程边值问题的方法，如打靶法，并展示其在某些工程建模中的应用。 偏微分方程（PDE）初步： 有限差分法在PDE中的应用： 介绍如何将有限差分法应用于求解简单的偏微分方程，例如热传导方程、扩散方程等，并演示其在MATLAB中的实现思路。 系统仿真与建模： Simulink入门： 介绍Simulink作为MATLAB的图形化仿真环境，学习如何使用Simulink构建和仿真动态系统模型，包括创建模型、添加模块、设置参数、运行仿真和分析结果。 常用仿真模型： 通过一系列经典的工程系统仿真示例，例如PID控制器仿真、机械振动系统仿真、电路仿真等，帮助读者理解如何将工程理论转化为可执行的仿真模型。 第四部分：工程应用案例与高级技巧 信号处理基础： 介绍数字信号的基本概念，如采样、量化、频谱分析。演示如何使用MATLAB的信号处理工具箱进行滤波、变换（如FFT）等操作，应用于数据去噪、特征提取等。 数据分析与统计： 介绍MATLAB在数据分析中的应用，包括统计描述（均值、方差）、相关性分析、回归分析、假设检验等。通过实际工程数据，演示如何从中提取有用的信息。 优化方法与应用： 介绍基本的优化理论，如目标函数、约束条件、局部最优与全局最优。演示如何使用MATLAB的优化工具箱求解各种工程优化问题，如参数优化、函数最小化等。 MATLAB编程进阶： 学习函数编写、脚本组织、错误处理、文件I/O操作等高级编程技巧，以提高代码的可读性、可维护性和效率。介绍MATLAB的面向对象编程特性（如有）。 性能优化与并行计算： 探讨如何通过向量化操作、代码剖析等方法优化MATLAB程序的运行效率。简要介绍MATLAB在并行计算方面的支持，以处理大规模计算任务。 本书特点： 理论与实践相结合： 每一个数值方法和工程概念的讲解都紧密联系MATLAB的实现，提供清晰的代码示例和步骤。 丰富多样的工程案例： 涵盖机械、电子、化学、土木、控制等多个工程领域，使读者能够看到所学知识在实际问题中的应用。 由浅入深的学习路径： 从MATLAB基础操作到复杂的数值算法和系统仿真，难度逐步提升，适合不同背景的读者。 强调计算思维： 引导读者在解决工程问题时，不仅要理解数学原理，更要学会如何将其转化为计算机可执行的算法。 注重可视化： 充分利用MATLAB强大的绘图能力，帮助读者直观地理解数据和计算结果。 通过学习本书，读者将能够自信地运用MATLAB来应对各种工程计算挑战，提升解决实际工程问题的能力，并为进一步深入学习特定工程领域打下坚实的基础。

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