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科学计算与MATLAB（微课版）

科学计算与MATLAB（微课版）
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作者: , , ,
出版社: 清华大学出版社
2020-08
版次: 1
ISBN: 9787302560524
定价: 45.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术
7 张插图图片
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  • 本教材的内容包括科学计算的理论部分和MATLAB语言的算法实现两部分，理论部分重点介绍经典算法的基本原理，算法介绍深入浅出，思路清晰，容易接受，让学生理解算法的来龙去脉，理解算法的应用场景。实验部分介绍MATLAB语言基础、程序设计基础、绘图基础和符号计算基础，以及使用MATLAB语言函数和程序实现科学计算的经典算法。 本教材适合理工科本科生、研究生学习，也适用于对于数值计算理论和MATLAB语言感兴趣的同学。 吴雅娟，东北石油大学教授，一直工作在教学第一线，主讲过大学计算机基础、C程序设计、VB程序设计、计算方法、科学计算与MATLAB、应用统计学等多门课程，主持及参加多项升级教改项目，获得多项省级教学成果奖。主编或参编过20余部计算机基础课程的教材，分别由高等教育出版社、清华大学出版社、科学出版社、中国石化出版社等正式出版。 第1章  绪论1

    1.1  科学计算的研究内容与意义1

    1.2  误差2

    1.2.1  误差的主要来源2

    1.2.2  误差的基本概念3

    1.3   数值方法的稳定性与算法设计原则5

    实验与习题17

     

    第2章  MATLAB语言基础8

    2.1  MATLAB窗口8

    2.2  变量10

    2.3  矩阵的基本操作12

    2.4  MATLAB的基本运算17

    2.5  常用函数20

    实验与习题223

     

    第3章  MATLAB程序设计基础25

    3.1  脚本文件和函数文件25

    3.2  顺序结构程序设计27

    3.3  选择结构程序设计29

    3.4  循环结构程序设计33

    实验与习题335

     

    第4章  非线性方程的数值解法38

    4.1  引言38

    4.2  根的隔离38

    4.2.1  试值法38

    4.2.2  作图法394.2.3  扫描法39

    4.3  对分法40

    4.4  迭代法40

    4.5  牛顿法44

    4.5.1  牛顿法的迭代公式44

    4.5.2  简单迭代法与牛顿迭代法的收敛速度45

    4.5.3  关于n重根的牛顿法46

    4.6  弦割法47

    4.7  使用MATLAB函数解方程48

    实验与习题449

     

    第5章  线性方程组的数值解法52

    5.1  高斯消去法53

    5.1.1  三角形方程组的解法53

    5.1.2  高斯消去法53

    5.1.3  主元素消去法57

    5.1.4  用列主元高斯消去法求行列式值59

    5.2  高斯若尔当消去法60

    5.2.1  高斯若尔当消去法简介60

    5.2.2  逆矩阵的计算61

    5.3  矩阵的LU分解63

    5.3.1  高斯消去法与矩阵的LU分解63

    5.3.2  直接LU分解64

    5.4  追赶法68

    5.5  迭代法70

    5.5.1  向量范数和矩阵范数71

    5.5.2  迭代法的一般形式73

    5.5.3  雅可比迭代法74

    5.5.4  高斯赛德尔迭代法77

    5.5.5  迭代法的收敛性79

    5.5.6  逐次超松弛迭代法82

    实验与习题583

     

    第6章  MATLAB绘图基础89

    6.1  二维曲线绘图函数plot89

    6.2  函数绘图函数fplot和ezplot95

    6.3  图形绘制的辅助功能99

    6.4  其他形式的二维曲线图103

    6.5  三维曲线绘图112

    6.6  三维曲面绘图114

    6.7  图形修饰方法118

    实验与习题6122

     

    第7章  MATLAB中的符号运算126

    7.1  符号对象的建立126

    7.2  符号对象的基本运算127

    7.3  符号表达式的函数运算128

    7.4  符号矩阵131

    实验与习题7131

     

    第8章  插值与拟合133

    8.1  插值法概述133

    8.1.1  插值法基本概念133

    8.1.2  代数插值多项式的存在唯一性133

    8.2  线性插值与二次插值134

    8.2.1  线性插值134

    8.2.2  二次插值135

    8.3  Lagrange插值多项式136

    8.3.1  Lagrange插值多项式136

    8.3.2  插值多项式的余项138

    8.4  均差与牛顿基本插值公式139

    8.4.1  均差、均差表及均差性质139

    8.4.2  牛顿基本插值公式142

    8.4.3  均差插值多项式的余项144

    8.5  差分与等距节点插值公式144

    8.5.1  差分与差分表144

    8.5.2  等距节点插值公式146

    8.6  分段低次插值149

    8.6.1  高次插值的缺陷149

    8.6.2  分段线性插值150

    8.6.3  分段埃尔米特插值151

    8.7  三次样条插值153

    8.7.1  三次样条插值153

    8.7.2  用节点处的二阶导数值表示的三次样条函数153

    8.8  MATLAB中的插值函数157

     

    8.9  最小二乘法与曲线拟合159

    8.9.1  最小二乘法159

    8.9.2  多项式拟合162

    8.9.3  幂函数型、指数函数型经验公式165

    8.1  0MATLAB中的拟合函数167

    8.1  1问题探究170

    实验与习题8172

     

    第9章  数值微积分179

    9.1  NewtonCotes公式179

    9.1.1  NewtonCotes公式简介179

    9.1.2  低阶NewtonCotes公式的误差分析183

    9.1.3  NewtonCotes公式的稳定性183

    9.2  复合求积公式184

    9.2.1  复合NewtonCotes公式184

    9.2.2  复合求积公式的余项186

    9.3  变步长求积公式188

    9.3.1  变步长求积公式简介188

    9.3.2  变步长梯形公式算法190

    9.4  Romberg求积公式191

    9.5  数值微分194

    9.5.1  插值型求导公式194

    9.5.2  样条求导公式196

    9.6  MATLAB函数求定积分197

    实验与习题9198

     

    第10章  常微分方程初值问题的数值解法202

    10.1  引言202

    10.2  欧拉方法202

    10.2.1  欧拉方法简介202

    10.2.2  改进的欧拉方法204

    10.2.3  局部截断误差和方法的阶205

    10.3  龙格库塔方法206

    10.3.1  龙格库塔方法的基本思想和一般形式206

    10.3.2  二阶龙格库塔方法207

    10.3.3  四阶龙格库塔方法208

    10.3.4  变步长的四阶龙格库塔方法209

    10.4  线性多步法210

    10.4.1  线性多步法210

    10.4.2  亚当斯方法211

    10.5  一阶常微分方程组和高阶常微分方程的数值解法213

    10.5.1  一阶常微分方程组的数值解法213

    10.5.2  高阶常微分方程的数值解法215

    10.6  MATLAB函数求解常微分方程216

    实验与习题10216
  • 内容简介:
    本教材的内容包括科学计算的理论部分和MATLAB语言的算法实现两部分，理论部分重点介绍经典算法的基本原理，算法介绍深入浅出，思路清晰，容易接受，让学生理解算法的来龙去脉，理解算法的应用场景。实验部分介绍MATLAB语言基础、程序设计基础、绘图基础和符号计算基础，以及使用MATLAB语言函数和程序实现科学计算的经典算法。 本教材适合理工科本科生、研究生学习，也适用于对于数值计算理论和MATLAB语言感兴趣的同学。
  • 作者简介:
    吴雅娟，东北石油大学教授，一直工作在教学第一线，主讲过大学计算机基础、C程序设计、VB程序设计、计算方法、科学计算与MATLAB、应用统计学等多门课程，主持及参加多项升级教改项目，获得多项省级教学成果奖。主编或参编过20余部计算机基础课程的教材，分别由高等教育出版社、清华大学出版社、科学出版社、中国石化出版社等正式出版。
  • 目录:
    第1章  绪论1

    1.1  科学计算的研究内容与意义1

    1.2  误差2

    1.2.1  误差的主要来源2

    1.2.2  误差的基本概念3

    1.3   数值方法的稳定性与算法设计原则5

    实验与习题17

     

    第2章  MATLAB语言基础8

    2.1  MATLAB窗口8

    2.2  变量10

    2.3  矩阵的基本操作12

    2.4  MATLAB的基本运算17

    2.5  常用函数20

    实验与习题223

     

    第3章  MATLAB程序设计基础25

    3.1  脚本文件和函数文件25

    3.2  顺序结构程序设计27

    3.3  选择结构程序设计29

    3.4  循环结构程序设计33

    实验与习题335

     

    第4章  非线性方程的数值解法38

    4.1  引言38

    4.2  根的隔离38

    4.2.1  试值法38

    4.2.2  作图法394.2.3  扫描法39

    4.3  对分法40

    4.4  迭代法40

    4.5  牛顿法44

    4.5.1  牛顿法的迭代公式44

    4.5.2  简单迭代法与牛顿迭代法的收敛速度45

    4.5.3  关于n重根的牛顿法46

    4.6  弦割法47

    4.7  使用MATLAB函数解方程48

    实验与习题449

     

    第5章  线性方程组的数值解法52

    5.1  高斯消去法53

    5.1.1  三角形方程组的解法53

    5.1.2  高斯消去法53

    5.1.3  主元素消去法57

    5.1.4  用列主元高斯消去法求行列式值59

    5.2  高斯若尔当消去法60

    5.2.1  高斯若尔当消去法简介60

    5.2.2  逆矩阵的计算61

    5.3  矩阵的LU分解63

    5.3.1  高斯消去法与矩阵的LU分解63

    5.3.2  直接LU分解64

    5.4  追赶法68

    5.5  迭代法70

    5.5.1  向量范数和矩阵范数71

    5.5.2  迭代法的一般形式73

    5.5.3  雅可比迭代法74

    5.5.4  高斯赛德尔迭代法77

    5.5.5  迭代法的收敛性79

    5.5.6  逐次超松弛迭代法82

    实验与习题583

     

    第6章  MATLAB绘图基础89

    6.1  二维曲线绘图函数plot89

    6.2  函数绘图函数fplot和ezplot95

    6.3  图形绘制的辅助功能99

    6.4  其他形式的二维曲线图103

    6.5  三维曲线绘图112

    6.6  三维曲面绘图114

    6.7  图形修饰方法118

    实验与习题6122

     

    第7章  MATLAB中的符号运算126

    7.1  符号对象的建立126

    7.2  符号对象的基本运算127

    7.3  符号表达式的函数运算128

    7.4  符号矩阵131

    实验与习题7131

     

    第8章  插值与拟合133

    8.1  插值法概述133

    8.1.1  插值法基本概念133

    8.1.2  代数插值多项式的存在唯一性133

    8.2  线性插值与二次插值134

    8.2.1  线性插值134

    8.2.2  二次插值135

    8.3  Lagrange插值多项式136

    8.3.1  Lagrange插值多项式136

    8.3.2  插值多项式的余项138

    8.4  均差与牛顿基本插值公式139

    8.4.1  均差、均差表及均差性质139

    8.4.2  牛顿基本插值公式142

    8.4.3  均差插值多项式的余项144

    8.5  差分与等距节点插值公式144

    8.5.1  差分与差分表144

    8.5.2  等距节点插值公式146

    8.6  分段低次插值149

    8.6.1  高次插值的缺陷149

    8.6.2  分段线性插值150

    8.6.3  分段埃尔米特插值151

    8.7  三次样条插值153

    8.7.1  三次样条插值153

    8.7.2  用节点处的二阶导数值表示的三次样条函数153

    8.8  MATLAB中的插值函数157

     

    8.9  最小二乘法与曲线拟合159

    8.9.1  最小二乘法159

    8.9.2  多项式拟合162

    8.9.3  幂函数型、指数函数型经验公式165

    8.1  0MATLAB中的拟合函数167

    8.1  1问题探究170

    实验与习题8172

     

    第9章  数值微积分179

    9.1  NewtonCotes公式179

    9.1.1  NewtonCotes公式简介179

    9.1.2  低阶NewtonCotes公式的误差分析183

    9.1.3  NewtonCotes公式的稳定性183

    9.2  复合求积公式184

    9.2.1  复合NewtonCotes公式184

    9.2.2  复合求积公式的余项186

    9.3  变步长求积公式188

    9.3.1  变步长求积公式简介188

    9.3.2  变步长梯形公式算法190

    9.4  Romberg求积公式191

    9.5  数值微分194

    9.5.1  插值型求导公式194

    9.5.2  样条求导公式196

    9.6  MATLAB函数求定积分197

    实验与习题9198

     

    第10章  常微分方程初值问题的数值解法202

    10.1  引言202

    10.2  欧拉方法202

    10.2.1  欧拉方法简介202

    10.2.2  改进的欧拉方法204

    10.2.3  局部截断误差和方法的阶205

    10.3  龙格库塔方法206

    10.3.1  龙格库塔方法的基本思想和一般形式206

    10.3.2  二阶龙格库塔方法207

    10.3.3  四阶龙格库塔方法208

    10.3.4  变步长的四阶龙格库塔方法209

    10.4  线性多步法210

    10.4.1  线性多步法210

    10.4.2  亚当斯方法211

    10.5  一阶常微分方程组和高阶常微分方程的数值解法213

    10.5.1  一阶常微分方程组的数值解法213

    10.5.2  高阶常微分方程的数值解法215

    10.6  MATLAB函数求解常微分方程216

    实验与习题10216
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