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第1章MATLAB的工作环境1

1.1 MATLAB的概述1

1.1.1 MATLAB的产生与发展1

1.1.2 MATLAB的优点2

1.2 MATLAB的安装与激活3

1.3 MALAB的运行环境7

1.3.1 MATLAB的启动和退出7

1.3.2 MATLAB的主菜单及功能8

1.3.3 MATLAB的命令窗口12

1.3.4 MATLAB的工作空间14

1.3.5 MATLAB的文件管理16

1.3.6 MATLAB的路径窗口16

1.4 MATLAB的帮助系统17

1.4.1常用帮助命令17

1.4.2联机帮助20

1.5 MATLAB中常用的命令、函数和常数22

1.5.1常用命令22

1.5.2常用函数23

1.5.3特殊变量和常数25

第2章MATLAB的基础27

2.1 MATLAB的变量27

2.1.1变量27

2.1.2 MATLAB的预定义变量27

2.1.3变量命名与赋值语句28

2.1.4内存变量的删除与修改28

2.1.5变量类型29

2.2运算符30

2.2.1算术运算符30

2.2.2关系运算符31

2.2.3逻辑运算符31

2.3数值的计算功能32

2.3.1矩阵的生成32

2.3.2矩阵的基本运算36

2.3.3特殊矩阵39

2.4数组与向量43

2.4.1数组运算43

2.4.2向量和下标运算45

2.5 MATLAB语言的数据类型49

2.5.1稀疏矩阵50

2.5.2单元数组52

2.5.3结构数组53

2.6矩阵的求值56

2.6.1方阵的行列式值56

2.6.2矩阵的秩与迹56

2.6.3向量和矩阵的范数57

2.6.4矩阵的条件数58

2.7矩阵的分解59

2.7.1 Cholesky分解59

2.7.2 LU分解60

2.7.3 QR分解61

2.7.4 EIG分解61

2.7.5 SVD分解62

2.7.6 Schur分解63

2.7.7 Hessenberg分解63

第3章MATLAB的程序设计65

3.1 MATLAB的控制语句65

3.1.1条件语句65

3.1.2选择语句66

3.1.3循环语句67

3.1.4程序的流程控制70

3.1.5交互式输入75

3.1.6常见的错误调试76

3.2 M文件81

3.2.1脚本M文件81

3.2.2函数M文件81

3.3多项式84

3.3.1多项式的定义84

3.3.2多项式运算85

3.4曲线拟合90

3.4.1最小二乘法曲线拟合90

3.4.2直线的最小二乘拟合93

3.5数值插值95

3.5.1一维插值95

3.5.2二维插值97

3.5.3样条插值99

3.5.4高维插值101

第4章MATLAB的科学计算104

4.1 MATLAB基本数学函数104

4.1.1三角函数与双曲函数104

4.1.2其他常用函数112

4.2符号运算118

4.2.1 MATLAB符号运算相关概念118

4.2.2符号的代数运算120

4.2.3符号表达式的分子、分母运算123

4.2.4符号微分与积分变换124

4.3数值微分与积分128

4.3.1数值微分128

4.3.2数值积分130

4.4线性方程求解134

4.4.1齐次线性方程组的求解134

4.4.2非齐次线性方程组的求解135

4.4.3迭代解法138

4.5非线性方程求解141

4.5.1直接解法141

4.5.2方程组解法145

4.5.3符号求解非线性方程组150

第5章 优化设计152

5.1优化问题概述152

5.1.1背景介绍152

5.1.2基本概念152

5.2一维搜索优化法154

5.2.1黄金分割法154

5.2.2二次插值法156

5.3多维搜索优化法159

5.3.1共轭方向法159

5.3.2 Powell法161

5.3.3梯度法165

5.3.4共轭梯度法166

5.4约束优化方法168

5.4.1随机方向法168

5.4.2复合形法170

5.4.3惩罚函数法174

5.5基于MATLAB优化工具箱的计算178

5.5.1线性规划问题178

5.5.2非线性规划问题181

5.5.3二次规划问题188

5.5.4多目标优化问题190

第6章 数据可视化与视图194

6.1数据可视化194

6.1.1离散情况194

6.1.2连续情况195

6.2二维图形196

6.2.1绘制二维曲线的基本函数196

6.2.2二维图形的修饰处理202

6.2.3绘制二维图形的其他函数208

6.2.4符号绘图212

6.3三维绘图216

6.3.1三维基本绘图216

6.3.2三维特殊绘图221

6.4三维绘图的精细处理227

6.4.1视点处理227

6.4.2色彩处理229

6.4.3透明度处理232

第7章MATLAB在图像处理中的应用235

7.1图像处理的基础235

7.1.1图像与数字图像235

7.1.2数字图像处理学236

7.1.3图像的读写240

7.1.4图像的显示与信息查询241

7.1.5图像类型转换244

7.1.6图像色彩249

7.2图像的几何操作253

7.2.1图像基本运算253

7.2.2调整图像大小257

7.2.3图像旋转259

7.2.4图像剪切259

7.3图像增强260

7.3.1灰度变换增强260

7.3.2空域滤波增强264

7.3.3频域增强270

7.4图像变换273

7.5图像边缘检测275

第8章MATLAB在信号处理中的应用277

8.1离散信号与系统277

8.1.1离散信号277

8.1.2离散系统279

8.1.3离散信号与系统的MATLAB实现279

8.2 z变换281

8.2.1 z变换定义281

8.2.2离散时间系统的描述及转换283

8.3数字滤波器286

8.3.1经典数字滤波器原理286

8.3.2 IIR数字滤波器的结构与设计288

8.3.3 FIR数字滤波器的结构与设计296

8.4功率谱密度函数估计305

8.4.1周期图法305

8.4.2 Bartlett法307

8.4.3 Welch法309

8.4.4多窗口法311

8.5自适应滤波的应用313

8.5.1自适应噪声对消器313

8.5.2自适应信道均衡器314

8.5.3自适应信号陷波器317

第9章MATLAB在控制系统中的应用319

9.1自动控制系统讲述319

9.1.1自动控制系统的类型319

9.1.2自动控制系统要求及性能评价319

9.1.3自动控制的应用320

9.2控制系统模型介绍320

9.2.1传递函数模型320

9.2.2状态方程模型323

9.2.3零极点模型324

9.3系统模型转换327

9.3.1传递函数与状态空间模型的转换327

9.3.2传递函数与零极点空间模型的转换328

9.3.3状态空间模型与零极点空间模型的转换330

9.4控制系统稳定性分析332

9.4.1控制系统稳定性的原理332

9.4.2判别控制系统稳定性的方法333

9.5系统的时域分析335

9.6控制系统的根轨迹分析339

9.6.1根轨迹基本分析339

9.6.2根轨迹分析法339

9.7系统的频域分析343

9.7.1对数坐标图343

9.7.2极坐标图345

9.7.3对数幅相特性图347

9.7.4常用频域分析348

9.8极点配置和观测器设置351

第10章MATLAB在其他领域中的应用354

10.1 MATLAB在化学中的应用354

10.1.1化合物浓度计算354

10.1.2化学溶液pH值计算355

10.1.3化学中其他相关值计算356

10.2在数学建模中的应用360

10.3在小波分析中的应用366

10.3.1基本小波的语言处理366

10.3.2提升小波变换应用368

10.4在通信系统中的应用371

参考文献376