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本書從數(shù)學(xué)建模的角度介紹了MATLAB的應(yīng)用，涵蓋了絕大部分?jǐn)?shù)學(xué)建模問題的MATLAB求解方法。全書共5篇。第一篇是基礎(chǔ)篇，主要介紹一些基本概念和知識(shí)，包括MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的地位、數(shù)學(xué)模型的分類及各類需要用的MATLAB技術(shù)，以及MATLAB編程入門；第二篇是技術(shù)篇，系統(tǒng)介紹MATLAB建模的主流技術(shù)，包括數(shù)據(jù)建模技術(shù)(數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、常用的數(shù)學(xué)建模方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、灰色預(yù)測方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及小波分析方法)、優(yōu)化技術(shù)(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃問題的求解、遺傳算法、模擬退火算法、蟻群算法等全局優(yōu)化算法)、連續(xù)模型、評(píng)價(jià)模型以及機(jī)理建模的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法；第三篇是實(shí)踐篇，以歷年中國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽(CUMCM)的經(jīng)典賽題為例，介紹MATLAB在其中的實(shí)際應(yīng)用過程，包括詳細(xì)的建模過程、求解過程以及原汁原味的競賽論文；第四篇是賽后重研究篇，主要介紹如何借助MATLAB的工程應(yīng)用功能將模型轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品；第五篇是經(jīng)驗(yàn)篇，主要介紹數(shù)學(xué)建模的參賽經(jīng)驗(yàn)、心得、技巧，以及MATLAB的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)會(huì)有助于競賽的準(zhǔn)備和競賽成績的提升，至少讓參賽者能夠更從容地參與數(shù)學(xué)建模活動(dòng)。

本書特別適合作為數(shù)學(xué)建模競賽的培訓(xùn)教材或參考用書，也可作為大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)建模以及數(shù)據(jù)挖掘課程的參考用書，還可供廣大科研人員、學(xué)者、工程技術(shù)人員參考。

一、內(nèi)容的主要變化

在《MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的應(yīng)用》第2版出版兩年后，也就是2016年，跟北京航空航天大學(xué)出版社陳守平老師討論第3版的規(guī)劃，當(dāng)時(shí)就感覺受到書名的限制，有些內(nèi)容不容易展開。有幾位從事數(shù)學(xué)建模教育工作的讀者也曾發(fā)郵件反饋內(nèi)容的設(shè)置問題，其中一點(diǎn)就是能不能調(diào)整書名。所以第2版之后，便調(diào)整了書名，原因有三：一是新書名的外延更廣闊些；二是部分院校在選用作為教材時(shí)避免書名局限的問題；三是，也是最重要的原因，經(jīng)歷了兩版以后，數(shù)學(xué)建模和MATLAB發(fā)展了，書中的內(nèi)容也應(yīng)該有相應(yīng)的變化。

從第3版開始，書名變更為《MATLAB數(shù)學(xué)建模方法與實(shí)踐》。除了書名外，全書的布局和內(nèi)容也有較大的變化，內(nèi)容上更適合數(shù)學(xué)建模競賽的訓(xùn)練，包括基礎(chǔ)、技術(shù)、實(shí)踐、賽后重研究和經(jīng)驗(yàn)五個(gè)部分，由淺入深，層層遞進(jìn)。作為主體的技術(shù)部分，是按照數(shù)學(xué)建模賽題的類型展開的，并且將數(shù)學(xué)模型分為數(shù)據(jù)、優(yōu)化、連續(xù)、評(píng)價(jià)、機(jī)理建模五個(gè)類型。MATLAB技術(shù)的介紹也是按照這五類展開，正好對(duì)應(yīng)這五個(gè)類型問題需要的建模方法以及這些方法的MATLAB實(shí)現(xiàn)。這樣安排更便于參賽者準(zhǔn)備競賽，有利于快速對(duì)數(shù)學(xué)建模有全面的認(rèn)識(shí)，快速激發(fā)對(duì)數(shù)學(xué)建模的興趣，建立信心。

增加賽后重研究篇，想法與組委會(huì)設(shè)立賽后重研究的初衷一致。數(shù)學(xué)建模是非常有用的技術(shù)，不能止步于競賽，而是應(yīng)該讓它在科研和產(chǎn)業(yè)界發(fā)揮更大、更實(shí)質(zhì)性的作用。MATLAB作為主要的數(shù)學(xué)建模實(shí)現(xiàn)工具，大家往往更關(guān)心的是科學(xué)計(jì)算本身，而沒有注意它還有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、代碼生成等產(chǎn)品開發(fā)功能，只要將數(shù)學(xué)模型遷移到Simulink中，借助基于模型的設(shè)計(jì)理念，就可以很快地將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品。所以，賽后重研究篇重點(diǎn)介紹如何借助MATLAB實(shí)現(xiàn)從數(shù)學(xué)模型到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化�，F(xiàn)在的讀者思路更開闊，又有豐富的智能硬件可供應(yīng)用，因此，如何將模型、工具與智能經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，用于真正的創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)，這對(duì)于很多讀者來說，也是建模之后感覺非常酷且有意義的事情。

經(jīng)過修訂，第4版主要有三個(gè)變化：

(1) 實(shí)踐篇增加了從近年真題中甄選的兩個(gè)新的案例高溫作業(yè)服的優(yōu)化設(shè)計(jì)(CUMCM2018A)和爐溫曲線的機(jī)理建模與優(yōu)化（CUMCM2020A），替換了兩個(gè)案例（其中一個(gè)案例融合到技術(shù)篇中）。

(2) 在技術(shù)篇的第7章中，增加了規(guī)劃模型的MATLAB求解模式和應(yīng)用實(shí)例：彩票中的數(shù)學(xué)（CUMCM2002B），前者可幫助讀者更高效地求解規(guī)劃模型，后者是一個(gè)規(guī)劃模型的求解實(shí)例。

(3) 對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行了更新和完善，主要是因MATLAB版本升級(jí)或技術(shù)進(jìn)步而需要更新的內(nèi)容，以及根據(jù)部分讀者的反饋，對(duì)不足或缺陷進(jìn)行了完善和更正。

二、本書特色

縱觀全書，可以發(fā)現(xiàn)本書的特點(diǎn)鮮明，主要表現(xiàn)在：

（1）方法務(wù)實(shí)，學(xué)以致用。本書介紹的方法都是數(shù)學(xué)建模中的主流方法，都經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。對(duì)于每種方法，本書基本都給出了完整、詳細(xì)的源代碼，這對(duì)于讀者來說，具有非常大的參考價(jià)值，很多程序可供讀者直接套用并加以學(xué)習(xí)。

（2）知識(shí)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理。本書的內(nèi)容編排從基本概念與技術(shù)，到真題實(shí)踐，再到重研究和競賽經(jīng)驗(yàn)，使得概念、技術(shù)、實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)四位一體，自然形成全書的知識(shí)體系。而對(duì)于具體的技術(shù)，也是脈絡(luò)清晰、循序漸進(jìn)，按照數(shù)據(jù)建模、優(yōu)化、連續(xù)、評(píng)價(jià)、機(jī)理建模展開，內(nèi)容上整體是從基礎(chǔ)技術(shù)入手，再到融會(huì)貫通。正因?yàn)橛型暾闹R(shí)體系，從而更有利于理解數(shù)學(xué)建模的知識(shí)體系，這對(duì)于讀者學(xué)習(xí)是非常有幫助的。

（3）案例實(shí)用，易于借鑒。本書選擇的案例都是來自數(shù)學(xué)建模中的經(jīng)典案例和真實(shí)賽題，并且?guī)в袛?shù)據(jù)和程序，所以很容易讓讀者對(duì)案例產(chǎn)生共鳴，同時(shí)可以利用案例的程序進(jìn)行模仿式學(xué)習(xí)，所帶的程序也有利于提高讀者的學(xué)習(xí)效率。

（4）理論與實(shí)踐相得益彰。對(duì)于本書的每種方法，除了理論講解外，都配有一個(gè)典型的應(yīng)用案例，讀者可以通過案例加深對(duì)理論的理解，同時(shí)理論也讓案例更有信服力。技術(shù)方面，以實(shí)現(xiàn)實(shí)例為目的，并且提供了大量技術(shù)實(shí)現(xiàn)的源程序，方便讀者學(xué)習(xí)。本書注重實(shí)踐和應(yīng)用，作者秉持務(wù)實(shí)、貼近讀者的寫作風(fēng)格。

（5）內(nèi)容獨(dú)特，趣味橫生，文字簡潔，易于閱讀。很多方法和內(nèi)容都是同類書籍中鮮有的，這無疑增加了本書的新穎性和趣味性。另外，本書編寫過程中，以保證描述精準(zhǔn)為前提，摒棄了那些刻板、索然無味的文字，讓文字既有活力，又更易于閱讀。

三、如何閱讀本書

全書內(nèi)容分為五個(gè)部分，即五篇。

第一部分是基礎(chǔ)篇，主要介紹一些基本概念和知識(shí)，包括MATLAB在數(shù)學(xué)建模中的地位、數(shù)學(xué)模型的分類及各類需要用到的MATLAB技術(shù)，以及MATLAB編程入門。

第二部分是技術(shù)篇，是技術(shù)的主體部分，系統(tǒng)介紹MATLAB建模的主流技術(shù)。這一部分按照數(shù)學(xué)建模的類型分為五個(gè)方面：

（1）第3~6章主要介紹數(shù)據(jù)建模技術(shù)，包括數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、常用的數(shù)據(jù)建模方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法、灰色預(yù)測方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及小波分析方法。

（2）第7~9章主要介紹優(yōu)化技術(shù)，包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃模型的求解、MATLAB全局優(yōu)化算法。雖然蟻群算法也是比較經(jīng)典的全局優(yōu)化算法，但不包含在全局優(yōu)化工具箱中，所以用單獨(dú)一章介紹這個(gè)算法。

（3）第10章介紹連續(xù)模型的MATLAB求解方法。

（4）第11章介紹評(píng)價(jià)型模型的MATLAB求解方法。

(5) 第12章介紹機(jī)理建模的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。

第三部分是實(shí)踐篇，以歷年中國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽(CUMCM)的經(jīng)典賽題為例，介紹MATLAB在其中的實(shí)際應(yīng)用過程，包括詳細(xì)的建模過程、求解過程以及原汁原味的競賽論文，不僅有助于讀者提高M(jìn)ATLAB的實(shí)戰(zhàn)技能，而且能增強(qiáng)讀者的建模實(shí)戰(zhàn)水平。

第四部分是賽后重研究篇，主要介紹如何借助MATLAB的工程應(yīng)用功能，將模型轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，并在轉(zhuǎn)化過程中強(qiáng)化反饋，倒逼模型和算法的提升。因?yàn)楹芏嗄Ｐ腿舨煌ㄟ^產(chǎn)品化，則很難發(fā)現(xiàn)其缺陷。

第五部分是經(jīng)驗(yàn)篇，主要介紹數(shù)學(xué)建模競賽的參賽經(jīng)驗(yàn)、心得、技巧以及MATLAB的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)有助于您為競賽做準(zhǔn)備和提升競賽成績，至少也能讓您參與數(shù)學(xué)建�；顒�(dòng)更有信心。

其中，前三篇為本書的重點(diǎn)內(nèi)容，建議重點(diǎn)研讀；第四篇為選讀內(nèi)容，適合對(duì)賽后重研究或模型產(chǎn)品化感興趣的讀者閱讀；第五篇可以了解一下，在實(shí)際準(zhǔn)備數(shù)學(xué)建模的過程中，當(dāng)遇到問題而感到茫然時(shí)，可以再重新閱讀此篇。

四、讀者對(duì)象

數(shù)學(xué)建模參賽者；

數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模等學(xué)科的教師和學(xué)生；

從事數(shù)學(xué)建模相關(guān)工作的專業(yè)人士；

需要用到數(shù)學(xué)建模技術(shù)的各領(lǐng)域的科研工作者；

希望學(xué)習(xí)MATLAB的工程師或科研工作者(因?yàn)楸緯拇a都是用MATLAB編寫的，所以對(duì)于希望學(xué)習(xí)MATLAB的讀者來說，也是一本很好的參考書)；

其他對(duì)數(shù)學(xué)建模和MATLAB感興趣的人士。

五、致讀者

致教師

本書系統(tǒng)地介紹了MATLAB數(shù)學(xué)建模技術(shù)，可以作為數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、統(tǒng)計(jì)、金融等專業(yè)本科或研究生的教材。書中的內(nèi)容雖然系統(tǒng)，但也相對(duì)獨(dú)立，教師可以根據(jù)課程的學(xué)時(shí)安排和專業(yè)方向的側(cè)重，選擇合適的內(nèi)容進(jìn)行課堂教學(xué)，其他內(nèi)容則可以作為參考。授課部分，一般會(huì)包含第一篇和第二篇，而如果課時(shí)較多，則可以增加其他章節(jié)中的一些項(xiàng)目案例進(jìn)行教學(xué)。

在備課的過程中，如果您需要書中的一些電子資料作為課件或授課支撐材料，可以直接給作者發(fā)郵件（70263215@qq.com）說明您需要的材料和用途，作者會(huì)根據(jù)具體情況，為您提供力所能及的幫助。

致學(xué)生

作為21世紀(jì)的大學(xué)生，數(shù)學(xué)建模是一項(xiàng)基本技能，尤其是對(duì)以后有志于成為科研工作者、工程師、設(shè)計(jì)師等的學(xué)生來說更應(yīng)掌握。數(shù)學(xué)建模競賽是非常好的競賽，不僅可以學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模這一技能，而且可以認(rèn)識(shí)很多優(yōu)秀的小伙伴，跟這些小伙伴一起備戰(zhàn)建模，相信您會(huì)感受到別樣且有意義的大學(xué)生活。

致專業(yè)人士

對(duì)于從事數(shù)學(xué)建模的專業(yè)人士來說，可以關(guān)注整個(gè)數(shù)學(xué)建模技術(shù)體系，因?yàn)楸緯鴳?yīng)該算是在當(dāng)前數(shù)學(xué)建模書籍中知識(shí)體系相對(duì)比較完善的。此外，書中的算法案例和項(xiàng)目案例是本書的特色，值得推薦。

六、配套資源

配套程序和數(shù)據(jù)

(1) MATLAB中文論壇下載

為了方便讀者學(xué)習(xí)，書中使用的程序和數(shù)據(jù)可以通過以下網(wǎng)址下載：

https://www.ilovematlab.cn/thread-550185-1-1.html

(2) 北京航空航天大學(xué)出版社下載

請關(guān)注微信公眾號(hào)北航科技圖書，回復(fù)3995，可獲得百度網(wǎng)盤的下載鏈接。

如果以上兩種方式都無法下載成功，也可以發(fā)郵件至70263215@qq.com與作者聯(lián)系。

配套教學(xué)課件

為了方便教師授課，我們開發(fā)了與本書配套的教學(xué)課件，如有需要，也可以與作者聯(lián)系。

七、勘誤和支持

由于時(shí)間倉促，加之作者水平有限，書中可能還存在值得商榷甚至錯(cuò)漏之處，在此，誠懇地期待廣大讀者將意見反饋給我們。Email:70263215@qq.com。

在技術(shù)之路上如能與大家互勉共進(jìn)，我們也倍感榮幸！對(duì)于書中出現(xiàn)的問題，將在論壇的勘誤部分進(jìn)行修正, 勘誤地址如下：

https://www.ilovematlab.cn/thread-550189-1-1.html

八、致謝

感謝MathWorks官方文檔提供全面、深入、準(zhǔn)確的參考材料，強(qiáng)大的官方文檔的支持是其他資料所無法企及的，同時(shí)感謝MATLAB中文論壇為本書提供的交流討論專區(qū)。

感謝北京航空航天大學(xué)出版社陳守平老師一直以來的支持和鼓勵(lì)，使我們能夠順利完成書稿的全部工作。

卓金武，博士，高工，MathWorks中國教育業(yè)務(wù)總監(jiān)，上海財(cái)經(jīng)大學(xué)專碩企業(yè)導(dǎo)師，專注于數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)挖掘、量化投資、金融建模和金融科技等領(lǐng)域；曾2次獲全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽一等獎(jiǎng) (2003, 2004)，1次獲全國研究生數(shù)學(xué)建模競賽一等獎(jiǎng) (2007)；出版圖書10部:《MATLAB數(shù)學(xué)建模方法與實(shí)踐》（第1、2、3、4版）、《量化投資：MATLAB數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與實(shí)踐》（第1、2版）、《大數(shù)據(jù)挖掘：系統(tǒng)方法與實(shí)例分析》、《MATLAB高等數(shù)學(xué)分析方法》（上、下冊）、《MATLAB運(yùn)籌學(xué)》。

薩和雅，蒙古族，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，內(nèi)蒙古師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院高性能計(jì)算中心主任。主要從事優(yōu)化、人工智能相關(guān)研究工作。主持國家自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計(jì)劃、內(nèi)蒙古自然基金等項(xiàng)目10多項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，參編教材3部。獲得內(nèi)蒙古自治區(qū)高等教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生獲得全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽國家獎(jiǎng)多項(xiàng)。

王鴻鈞，MathWorks中國高級(jí)工程師，主要職責(zé)是為航空、汽車等行業(yè)提供MATLAB/Simulink的基于模型設(shè)計(jì)的解決方案；清華大學(xué)精密儀器系碩士，專業(yè)方向?yàn)樽詣?dòng)控制，曾任職于中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司和一家智能無人機(jī)初創(chuàng)公司。

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