详解MATLAB 工程科学计算与典型应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:周灵

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2010-6

价格:45.00元

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isbn号码:9787121109928

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• matlab
• 数值计算
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《工程数值分析方法与实践》 一、本书内容概述 本书致力于为广大工程技术人员、科研工作者以及高等院校相关专业学生提供一套系统、实用的工程数值分析理论与实践指南。我们深知，在现代工程设计、科学研究和数据分析过程中，精确高效的数值计算能力是解决复杂问题、实现技术创新的基石。因此，本书在编纂过程中，力求将理论的严谨性与应用的灵活性相结合，既讲解清晰的数学原理，又贴近工程实际需求，引导读者掌握解决工程问题的核心数值算法，并能将其灵活运用于具体场景。 全书围绕工程计算中最常见、最核心的数值方法展开，内容覆盖了从基础的线性代数方程组求解，到复杂的微分方程数值解，再到数据插值、逼近以及优化设计等关键领域。我们精选了大量具有代表性的工程算例，通过详细的步骤解析和结果分析，帮助读者理解算法的适用范围、优缺点以及在不同工程领域的实际应用效果。本书的编写风格注重直观性和易理解性，避免了过于抽象的数学推导，而是通过图示、表格和清晰的逻辑流程，让读者能够轻松掌握各项数值方法的精髓。 二、核心章节内容详述 第一部分：线性方程组的数值求解 本部分将深入探讨线性方程组的数值求解技术，这是许多工程问题（如结构分析、电路仿真、流体力学模拟等）的基础。我们将从最基本的直接法（如高斯消元法、LU分解法）入手，分析其原理、算法流程以及在不同规模方程组求解中的效率和稳定性。随后，我们将重点介绍迭代法（如雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法、SOR法），阐述其收敛条件、加速策略以及在求解大型稀疏线性方程组中的优势。此外，还将讨论特征值和特征向量的计算方法，及其在振动分析、稳定性分析等工程问题中的应用。 第二部分：非线性方程组与方程的数值求解 许多工程问题最终会归结为求解非线性方程组或方程，例如材料非线性行为的建模、迭代优化过程中的方程求解等。本部分将系统介绍求解非线性方程的常用数值方法，包括牛顿迭代法（及其变种）、割线法、二分法等，重点分析它们的收敛速度、鲁棒性和适用性。对于多变量的非线性方程组，我们将介绍多维牛顿法以及其他求解策略，并结合工程实例，如非线性电路的稳态分析，展示这些方法的实际应用。 第三部分：插值、逼近与拟合 在工程数据处理和模型建立过程中，插值、逼近和拟合是不可或缺的工具。本部分将讲解多种插值方法，包括多项式插值（如拉格朗日插值、牛顿插值）和样条插值（如三次样条插值），分析它们的精度和光滑性。我们还将深入讨论函数逼近理论，介绍最小二乘法在数据拟合中的应用，以及如何构建多项式、指数函数等模型来描述实验数据。书中的案例将涵盖实验数据的规律提取、测量误差的平滑处理、以及复杂曲线的数学表示。 第四部分：数值积分与微分 对物理量进行积分和微分是工程分析中的常见操作。本部分将介绍多种数值积分方法，从简单的梯形法则、辛普森法则，到更高阶的牛顿-科特斯公式，以及自适应步长的数值积分技术，以应对不同精度要求的积分问题。在数值微分方面，我们将讲解有限差分法，分析如何利用离散数据点来近似计算导数，并探讨其在求解微分方程中的作用。 第五部分：常微分方程与偏微分方程的数值解 微分方程是描述动态系统和连续场的重要数学工具。本部分将是本书的重点和难点之一，将详细介绍常微分方程（ODE）的数值求解方法，包括欧拉方法、改进欧拉法、龙格-库塔法等，并分析它们在不同阶数和稳定性方面的差异。我们还将引入偏微分方程（PDE）的数值求解技术，重点讲解有限差分法在求解经典PDE（如热传导方程、波动方程、泊松方程）中的应用，并介绍基本的有限元方法概念。通过实例，读者将学习如何模拟物理过程，如热量扩散、流体流动、结构变形等。 第六部分：优化方法与设计 工程设计往往伴随着优化问题，旨在寻找最优参数以达到最佳性能或最低成本。本部分将介绍各种优化算法，包括无约束优化（如梯度下降法、牛顿法、共轭梯度法）和约束优化（如拉格朗日乘子法、序列二次规划法）。我们将探讨单变量和多变量优化问题，并结合实际工程设计场景，如结构强度优化、参数辨识、成本最小化等，展示优化方法的强大威力。 三、本书的特色与亮点 理论与实践深度融合： 本书不仅讲解了数值方法的数学原理，更注重展示它们在具体工程问题中的应用，通过大量的实例，让读者“知其然，更知其所以然”。 条理清晰，循序渐进： 内容组织逻辑性强，从基础概念到高级应用，层层递进，适合不同基础的读者学习。 面向工程实际： 精选的案例均来源于实际工程领域，具有很强的代表性和借鉴意义，帮助读者快速将所学知识转化为解决实际问题的能力。 强调算法理解与选择： 详细分析各种数值方法的优缺点、适用范围和局限性，引导读者根据具体问题选择最合适的算法。 注重计算效率与稳定性： 在介绍算法时，也会兼顾其计算效率和数值稳定性，这是工程计算中至关重要的考量因素。 四、适用读者对象 工程技术人员： 机械、土木、电气、航空航天、化工、生物等各工程领域的研究、设计、开发及测试人员。 科研工作者： 从事科学研究，需要进行大量数值计算和模拟的科研人员。 高等院校学生： 机械工程、土木工程、电子工程、计算机科学、应用数学等相关专业的本科生、研究生。 对工程计算感兴趣的业余爱好者。 本书力求成为您在工程科学计算道路上的得力助手，帮助您掌握核心数值工具，提升解决工程问题的能力。

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这本书的配套资源和学习支持体系构建得也相当完善，这是评价一本工具书时绝对不能忽略的一环。从排版细节上就能感受到作者对读者的尊重：重要的公式和关键代码块都进行了高亮处理，使得快速查找和回顾特定知识点变得非常方便。更不用说那些结构复杂的图形和仿真结果，色彩搭配和图例标注都非常专业，完全可以直接用于学术报告或技术文档中，省去了后期大量美化和调整的时间。这种对细节的极致追求，反映出作者不仅精通MATLAB本身，也深刻理解工程学习者在信息获取和知识内化过程中的实际需求。它不仅仅是一本静止的文本，更像是一个动态的学习平台，激励着读者去动手实践，去验证书中的每一个案例，并在此基础上进行创新和拓展，这种潜移默化的引导作用非常强大。

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我注意到这本书在内容深度上做了一些非常大胆且成功的尝试。很多市面上的教材往往停留在介绍MATLAB基础语法和几个标准的数据处理函数上，但这本书显然志不在此。它深入挖掘了诸如偏微分方程求解、复杂系统优化设计、乃至某些高级信号处理模块的应用，这些内容在一般的大学本科课程中是很难接触到的。更难得的是，它没有止步于理论介绍，而是大量引入了来源于真实工程项目的仿真案例。这些案例的设置非常贴合工业界的实际需求，比如结构动力学分析的模态识别，或者复杂流体力学问题的数值模拟。阅读这些章节时，我感觉自己仿佛在跟随一位资深的工程师进行项目实战演练，那些原本抽象的数学模型如何被翻译成高效的MATLAB脚本，每一步的决策依据是什么，都被阐述得清清楚楚，极大地拓宽了我的技术视野和解决问题的思路。

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这本书的封面设计确实很有吸引力，那种深蓝与灰白搭配的风格，给人的感觉是既专业又稳重，很符合“工程科学计算”这个主题。我拿到书的时候，首先就被它厚实的体量所震撼，厚度一看就知道内容肯定相当扎实，不是那种浅尝辄止的入门读物。装帧质量也挺好的，纸张的触感很舒服，印刷清晰，即使是那些复杂的公式和图表看起来也毫不费力。当然，我最看重的还是目录的布局。初翻目录，就能感受到作者在逻辑组织上的用心良苦，从基础的编程环境介绍，到核心的数值分析方法，再到各种工程领域的具体应用案例，结构层层递进，脉络清晰，让人对它内部的知识体系有了一个宏观的把握。特别是看到后面“典型应用”那几个章节的标题，我心里就涌起一股期待，感觉这不仅仅是一本工具书，更像是一本实战手册，能够手把手地教我们如何将理论知识转化到实际问题中去解决，这对我来说至关重要。这种兼顾理论深度与实践广度的编排思路，无疑是吸引我深入阅读的重要动力。

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作为一名需要经常与各种工程数据打交道的专业人士，我必须承认，这本书在“规范化”和“最佳实践”方面的指导价值是无可替代的。很多时候，我们自己写的代码虽然能跑出结果，但效率低下、难以维护，缺乏工业级标准。这本书在这方面提供了宝贵的参考。它不仅展示了如何使用MATLAB的内置函数，更重要的是，它强调了编写“高质量代码”的原则——如何合理利用向量化操作来避免低效的循环，如何构建模块化的函数文件以提高代码的可读性和复用性，以及如何有效地利用MATLAB的调试工具进行性能分析。对我来说，这本书就像一本“代码风格指南”与“性能优化手册”的结合体，它教会了我如何让自己的工程代码不仅仅是“能用”，而是真正做到“高效、健壮、易于协作”，这对于团队项目至关重要。

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这本书的语言风格，怎么说呢，它在保持学术严谨性的同时，又努力在“可读性”和“工程实用性”之间找到一个微妙的平衡点。你不会觉得它像某些教科书那样干巴巴的，充满了晦涩难懂的术语堆砌。相反，作者似乎在努力扮演一个经验丰富、耐心细致的导师角色，在讲解每一个算法或函数的使用时，都会穿插一些“为什么这么做”的背景解释和“注意事项”的提醒。比如，在处理某些矩阵运算时，它会特别强调计算效率和数值稳定性方面的问题，这对于真正需要解决实际工程难题的人来说，是极其宝贵的经验之谈。我特别欣赏它对MATLAB核心工具箱的介绍方式，不是简单罗列函数功能，而是通过设置具体的工程场景，然后引导读者一步步构建解决方案模型，这种“情景教学法”极大地降低了初学者的学习曲线，让他们能够迅速从“看懂代码”过渡到“自己写出有效代码”的阶段。

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