《數(shù)學實驗:基于MATLAB軟件》主要以MATLAB軟件為實驗平臺,介紹了基本數(shù)學理論的計算機實現(xiàn),以及基于數(shù)學模型、MATLAB軟件等的實際應用。本教材可用于各高等院校開設(shè)的數(shù)學實驗課程。
《數(shù)學實驗:基于MATLAB軟件》在介紹數(shù)學實驗基本思想和MATLAB軟件入門知識后,依據(jù)主干課程數(shù)學內(nèi)容,將數(shù)學方法和程序?qū)崿F(xiàn)相結(jié)合,輔以實例,詳細闡述基于MATLAB軟件的算法實現(xiàn);同時,基于教學與科研相互促進等理念,凝練了若干來自科研課題、由實際問題驅(qū)動的應用實例。
本教材在綜合應用章節(jié),提供了若干具體實例,包括問題提出、模型建立、算法設(shè)計和程序編寫等環(huán)節(jié),給學生基于MATLAB軟件和數(shù)學知識解決實際問題提供了完整示例,因此,本教材也可供應用數(shù)學的工作者和工程技術(shù)人員參考。
以MATLAB軟件為實驗平臺,介紹基本數(shù)學理論的計算機實現(xiàn),以及基于數(shù)學模型、MATLAB軟件等的實際應用
本書主要以MATLAB軟件為實驗平臺,介紹了基本數(shù)學理論的計算機實現(xiàn),以及基于數(shù)學模型、MATLAB軟件等的實際應用。本書可用于各高等院校開設(shè)的數(shù)學實驗課程。
數(shù)學實驗是計算機技術(shù)和數(shù)學、軟件引入教學后出現(xiàn)的新事物,數(shù)學實驗的目的是提高學生學習數(shù)學的積極性,提高學生對數(shù)學的應用意識并培養(yǎng)學生用所學的數(shù)學知識和計算機技術(shù)去認識問題和解決實際問題的能力。不同于傳統(tǒng)的數(shù)學學習方式,它強調(diào)以學生動手為主的數(shù)學學習方式,在數(shù)學實驗中,由于計算機的引入和數(shù)學軟件包的應用,為數(shù)學的思想與方法注入了更多、更廣泛的內(nèi)容,使學生擺脫了繁重的乏味的數(shù)學演算和數(shù)值計算,促進了數(shù)學同其他學科之間的結(jié)合,從而使學生有時間去做更多的創(chuàng)造性工作。如何通過數(shù)學實驗的手段輔助數(shù)學教學,如何通過數(shù)學課程的整合來呼應科學技術(shù)的發(fā)展與數(shù)學文化教育的進步,使數(shù)學課程改革的成果、計算技術(shù)進步的成果讓廣大高等院校學生都受益,是當前數(shù)學教育工作者面臨的一個全新課題。
MATLAB和MATHEMATICA、MAPLE并稱為三大數(shù)學軟件。在數(shù)學類科技應用軟件中,MATLAB在數(shù)值計算方面首屈一指。它可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法,創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等,主要應用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通信、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。
本書在介紹數(shù)學實驗基本思想和MATLAB軟件入門知識后,依據(jù)主干課程數(shù)學內(nèi)容,將數(shù)學方法和程序?qū)崿F(xiàn)相結(jié)合,輔以實例,詳細闡述基于MATLAB軟件的算法實現(xiàn);同時,基于教學與科研相互促進等理念,凝練了若干來自科研課題、由實際問題驅(qū)動的應用實例。因此,本書通過理論一實現(xiàn)一應用三者相結(jié)合的模式有效處理了數(shù)學實驗課程的重點和難點,力求將數(shù)學實驗的主題和MATLAB軟件平臺有機結(jié)合,在介紹數(shù)學實驗思想的同時,較為系統(tǒng)地介紹MATLAB軟件。本教材在綜合應用章節(jié),提供了若干具體實例,包括問題提出、模型建立、算法設(shè)計和程序編寫等環(huán)節(jié),給學生基于MATLAB軟件和數(shù)學知識解決實際問題提供了完整示例,因此,本書也可供應用數(shù)學的工作者和工程技術(shù)人員參考。
本書在編寫過程中,得到了多位專家的關(guān)心和支持,并提出了寶貴意見,對此表示由衷的感謝。由于水平有限,書中難免存在疏漏和不足之處,懇請讀者指正。
周林華,男,1981年生,副教授,博士,主要從事生物數(shù)學研究工作,包括基于微分方程與動力系統(tǒng)的傳染病動力學研究和基于深度學習的生物光電信息智能挖掘研究;主持國家自然科學基金等科研項目4項,出版學術(shù)專著2部,發(fā)表學術(shù)論文20余篇,其中ESI 1%高被引論文1篇,獲省自然科學學術(shù)成果獎二等獎1項;在教學方面尤為關(guān)注數(shù)學實驗教學對學生數(shù)學創(chuàng)新實踐與應用能力的培養(yǎng),圍繞數(shù)學實驗課程與實踐平臺建設(shè),主持省級數(shù)學實驗教學示范中心1個、省級教研課題2項。
第1章 數(shù)學實驗簡介
1.1 何謂數(shù)學實驗
1.2 數(shù)學實驗的目的和意義
1.3 主要數(shù)學軟件簡介
第2章 MATLAB軟件入門
2.1 MATLAB軟件的安裝與基本操作
2.1.1 MATLAB軟件安裝
2.1.2 MATLAB的啟動與退出
2.2 變量、表達式與運算符
2.2.1 變量及其操作
2.2.2 運算符
2.2.3 表達式
2.3 數(shù)組、矩陣與字符串
2.3.1 數(shù)組
2.3.2 矩陣
2.3.3 字符串
2.4 M文件與函數(shù)文件
2.4.1 M文件
2.4.2 函數(shù)文件
2.5 程序結(jié)構(gòu)
第3章 數(shù)據(jù)可視化與MATLAB繪圖
3.1 基本二維圖形
3.1.1 plot函數(shù)
3.1.2 plotyy函數(shù)、fplot函數(shù)和ezplot函數(shù)
3.2 圖形輔助操作
……
第4章 矩陣代數(shù)的MATLAB實現(xiàn)
第5章 微分、積分和微分方程的MATLAB實現(xiàn)
第6章 概率論與數(shù)理統(tǒng)計的MATLAB實現(xiàn)
第7章 MATLAB綜合應用
附錄
參考文獻