本书分三个部分介绍了MATLAB原理及其应用，共有13章。本书的第一部分重点介绍MATLAB的基本原理、基本函数和图形化功能；第二部分介绍MATLAB编程方法、函数工具箱的使用方法和数据输入/输出方法；第三部分介绍方程组求解、符号数学包应用、曲线拟合以及数据可视化方法。本书在内容组织上深入浅出，力求通俗易懂，注重工程实用。书中提供的大量实例来自非常普通、非常基础的学科领域，内容丰富，叙述简明，同时还配有插图，给读者以轻松明快的感觉。每章结束附有习题，供练习巩固之用。

序 言 我在盐湖城社区学院从事MATLAB和计算机语言课程的教学工作，授课对象是工科一年级大学生。在教学工作中我发现，虽然有关MATLAB的参考书已经出版了很多，但是这些参考书要求读者应该具有较深的数学基础和计算机技术，因此不适合低年级工科大学生的学习和阅读。另外，MATLAB作为一种数学工具最早被工程师用于信号处理和电气工程领域，一些MATLAB教科书大多从这两个领域收集实例素材，因此这类教科书对其他工科专业缺乏通用性。鉴于此，在对教学工作进行经验总结的基础上，我计划编写一本适用于工科低年级大学生的通用MATLAB教材。本书从基本代数理论出发，讲述MATLAB如何应用于不同的工程领域。本书的实例取材于学生已经学过的物理和化学课程，让学生掌握用统一的方法解决不同工程领域的问题。 本书的读者应该掌握基本的高等代数知识，并了解三角函数的概念。通过课程学习，学生的数学水平可迅速得以提高。因为MATLAB主要依赖于统计学和矩阵论，所以，学生应该具有这方面的基础知识。除此之外，本书的一些章节也介绍了微分方程，主要是为了说明如何利用MATLAB进行数值计算。这些章节可以供数学基础较好的学生选修，也可以在作为其他工程类课程的参考书籍时起效用。 本书是一本很好的使用手册。学生可以将书中的实例直接输入到计算机中运行，体验MATLAB的计算能力。本书在每一章中都提供了大量有关复数计算的实例，这些实例可以使学生加深对数学基本概念的理解。每一章的后面附有习题，可以使学生尽快熟悉计算方法和MATLAB使用技巧。附录B给出了一个完整的应用实例。 本书的内容分为三个部分。第一部分介绍MATLAB原理，具体内容如下。  第1章介绍MATLAB基本计算方法，以及如何使用这些方法解决基本工程问题。  第2章介绍MATLAB环境和基本运算，对M文件进行了说明，有助于学生尽快掌握基本的编程方法。  第3章介绍如何使用MATLAB内置函数进行问题求解，提供了大量有关正态随机数和均匀随机数等函数的背景素材，有助于学生正确使用这些函数。  第4章介绍MATLAB中的矩阵表示及其应用，通过函数meshgrid说明求解两变量问题的方法。  第5章介绍MATLAB的二维和三维图形功能，以及如何利用命令窗口和M文件创建图形，本章还介绍了利用工作区直接进行图形创建和编辑的方法。 MATLAB既是一种功能强大的计算工具，也是一种编程语言。它的语法结构与其他编程语言类似。同时，MATLAB也是一种脚本语言，与C++之类的传统语言相比，MATLAB具有非常便捷的程序调试环境。对初学者而言，它是一种能够帮助学习其他编程语言的有价值的工具。本书的第二部分介绍MATLAB编程方法，具体内容如下：  第6章介绍自定义函数的创建和使用方法，以及函数工具箱的使用方法。  第7章介绍接口函数，这些函数包括用户自定义输入、格式化输出和图形化输入等内容。本章还介绍了创建M文件的元胞模式技术，描述了MATLAB从多种不同格式的文件中导入数据的I/O函数。  第8章重点介绍for、while和if等逻辑函数，以及如何在控制结构上利用这些函数进行MATLAB编程，有编程经验的读者可以体会到MATLAB内置矩阵功能的优势。 本书的第三部分为MATLAB概念的提高与深入。本书的第1章至第8章内容是按顺序进行组织的，但后面几章的内容却是相互独立的，彼此之间没有依赖关系。这些内容的任何一章或全部都可以作为入门学习内容，或作为自学参考内容，绝大多数内容适用于低年级学生。在教学安排上，第1章至第9章的内容可以作为2学分的课程，全部13章内容可以作为3学分的课程。由于本书中11.4节、11.5节、12.4节、12.5节和12.6节等的内容涉及微积分和微分方程求解，所以这部分内容最好设为选修。本部分内容有助于学生掌握解决实际工程问题的能力。具体内容如下：  第9章讨论矩阵的点运算，以及线性方程组的求解方法。  第10章介绍MATLAB中数据和变量的类型，这些内容对电气工程和计算机工程专业的学生非常有参考价值。  第11章介绍MATLAB的符号数学包，在Maple 10引擎基础上，学生可以利用它进行问题求解。实践证明，这些内容对于提高学生的数学能力非常有帮助。  第12章介绍不同应用领域的数值求解方法，特别是曲线拟合和统计分析。学生可以将这些方法直接用于物理和化学实验中的实验数据处理，也可以将这些方法用于热传导、流体力学和材料强度等专业性实验中，进行数据处理。  第13章介绍如何利用图形功能实现数据可视化。这些方法可以用于结构分析、流体力学计算和热传导计算中，实现结果数据的可视化处理。 在本书中，附录A列出了本书涉及的所有特殊字符和函数。附录B给出了一个完整的MATLAB应用实例。附录C介绍了线性图形数据的变比技术。教师网站提供如下素材： (1) M文件格式的练习答案。 (2) M文件格式的例题答案。 (3) M文件格式的家庭作业答案。 (4) 每一章节的PowerPoint讲稿。 (5) 本书中所有插图，可用于PowerPoint讲稿制作。 (6) 用于课堂讲授的一系列实用讲稿和说明。 第二版出版说明 MATLAB的版本更新周期是6个月。与以前的版本相比，MATLAB 7.5增加了很多新的内容，针对这些内容本书的第二版进行了补充。另外，在每章的结尾处又增加了很多习题，补充了实例。在第6章有关子函数的介绍中，对函数句柄的处理进行了扩展，同时，对结构和循环内容进行了扩充。应广大读者要求，本书的第二版又增加了一些新的函数。 致谢 在本书的撰写过程中，我的家人给予我工作和生活上的极大帮助，否则，我很难完成本书的写作。特别感谢Mike、Heidi、Meagan、Dave和Vinnie以及我的丈夫Steven Purcell博士。 谨以此书献给我的父亲George Moore教授。他在南达科他州矿业技术学院电气工程系从教20余年，并且曾是美国空军的一名飞行员，成绩卓著。我的父亲Moore教授在他54岁时才获得大学文凭，他的生活经历给我以启迪，让我真正认识到年龄不是学习的绊脚石。我的母亲Jean Moore经常鼓励我父亲和她的两个女儿，要勇于探索未知世界。母亲的爱激发了我们姐妹俩投身工程化领域的工作热情。早在20世纪70年代，妇女选择这些领域工作是很难得的。我衷心希望广大读者感谢那些帮助你实现梦想的人们。衷心感谢我的父亲和母亲。 Holly Moore 犹他州盐湖城社区学院

第1章 关于MATLAB (1) 1.1 什么是MATLAB (1) 1.2 MATLAB教学版 (2) 1.3 MATLAB在工业工程中的应用 (2) 1.4 工程和科学问题的求解 (4) 第2章 MATLAB环境 (7) 2.1 MATLAB入门 (7) 2.2 MATLAB窗口 (9) 2.3 使用MATLAB求解问题 (14) 2.4 内容保存 (31) 本章小结 (38) 习题 (40) 第3章 MATLAB中的函数 (44) 引言 (44) 3.1 内置函数的使用 (44) 3.2 帮助功能 (45) 3.3 初等数学函数 (47) 3.4 三角函数 (53) 3.5 数据分析函数 (57) 3.6 随机数 (71) 3.7 复数 (74) 3.8 计算的极限 (77) 3.9 特殊值和辅助功能 (79) 本章小结 (80) 习题 (82) 第4章 MATLAB的矩阵运算 (86) 4.1 矩阵运算 (86) 4.2 双变量问题的求解 (92) 4.3 特殊矩阵 (97) 本章小结 (101) 习题 (102) 第5章 绘图 (105) 引言 (105) 5.1 二维图 (105) 5.2 子图 (118) 5.3 其他类型的二维图形 (119) 5.4 三维绘图 (130) 5.5 图形窗口的菜单操作 (135) 5.6 在工作区中创建图形 (137) 5.7 图形的保存 (137) 本章小结 (138) 习题 (140) 第6章 自定义函数 (147) 引言 (147) 6.1 创建函数的M文件 (147) 6.2 创建函数工具箱 (162) 6.3 匿名函数和函数句柄 (163) 6.4 复合函数 (164) 6.5 子函数 (165) 本章小结 (167) 习题 (169) 第7章 输入/输出控制 (173) 引言 (173) 7.1 自定义输入 (173) 7.2 输出 (176) 7.3 图形输入 (184) 7.4 在M文件中使用元胞模式 (185) 7.5 从文件中读写数据 (190) 本章小结 (193) 习题 (194) 第8章 逻辑函数和控制结构 (197) 引言 (197) 8.1 关系运算符和逻辑运算符 (197) 8.2 流程图和伪码 (199) 8.3 逻辑函数 (200) 8.4 选择结构 (206) 8.5 循环结构：循环体 (219) 本章小结 (234) 习题 (235) 第9章 矩阵代数 (244) 引言 (244) 9.1 矩阵运算和函数 (244) 9.2 求解线性方程组 (260) 9.3 特殊矩阵 (267) 本章小结 (270) 习题 (272) 第10章 其他类型的数组 (277) 引言 (277) 10.1 数据类型 (278) 10.2 多维数组 (285) 10.3 字符数组 (286) 10.4 元胞数组 (290) 10.5 结构数组 (291) 本章小结 (297) 习题 (298) 第11章 符号代数 (303) 引言 (303) 11.1 符号代数 (303) 11.2 求解表达式和方程 (311) 11.3 符号绘图 (320) 11.4 微积分运算 (327) 11.5 微分方程 (337) 本章小结 (339) 习题 (341) 第12章 数值技术 (348) 12.1 插值 (348) 12.2 曲线拟合 (356) 12.3 使用交互式拟合工具 (365) 12.4 差分和数值微分 (371) 12.5 数值积分 (374) 12.6 微分方程的数值求解 (378) 本章小结 (381) 习题 (383) 第13章 高级绘图 (388) 引言 (388) 13.1 图像 (388) 13.2 句柄图形 (400) 13.3 动画 (403) 13.4 其他可视化方法 (408) 13.5 三维可视化简介 (410) 本章小结 (412) 习题 (414) 附录A 特殊字符、命令和函数 (416) 附录B 练习答案 (427) 附录C 变比技术 (468)