Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. Matlab 7

Опубликовал: pvi777 в категорию Материалы по MathWorks MATLAB - Дата добавления: 29.11.2020, 19:01


Книга посвящена применению пакета Matlab и его расширений (Toolbox) для решения различных математических, экономических задач, задач математической физики, обработки данных и ряда других. Подробно рассмотрена работа с массивами, описаны возможности высокоуровневой и низкоуровневой графики. Значительный объем материала отведен вычислительным задачам: решению уравнений, систем линейных и нелинейных уравнений, интегрированию, аппроксимации функций, решению систем обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных, задачам оптимизации и работе с разреженными матрицами. Изложены основы программирования на встроенном языке и принципы эффективного написания приложений в Matlab, вопросы интеграции с MS Word и MS Excel.
Описаны возможности расширений Toolbox. Приведено множество примеров и заданий для самостоятельной работы. Для удобства читателей тексты программ собраны на прилагаемом компакт-диске.
Для научных работников, преподавателей, инженеров и студентов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
В1. О назначении и возможностях пакета Matlab и его расширений
В2. О содержании книги

ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ РАБОТЫ В MATLAB

Глава 1. Простейшие вычисления
Рабочая среда Matlab
Арифметические вычисления
Простейшие вычисления
Форматы вывода результата вычислений
Использование элементарных функций
Встроенные элементарные функции
Тригонометрические, гиперболические и обратные к ним функции
Экспоненциальная функция, логарифмы, степенные функции
Функции для работы с комплексными числами
Округление и остаток от деления
Использование переменных
Сохранение и восстановление рабочей среды
Просмотр и удаление переменных, выбор имен переменных
Эффективная работа из командной строки (Command History)
Задания для самостоятельной работы

Глава 2. Работа с массивами
Ввод, сложение и вычитание векторов
Обращение к элементам вектора
Применение функций обработки данных к векторам
Поэлементные операции с векторами
Построение таблицы значений функции
Построение графиков функции одной переменной
Умножение векторов
Скалярное произведение
Векторное произведение
Внешнее произведение
Ввод матриц, простейшие операции
Различные способы ввода
Обращение к элементам матриц
Логическое индексирование
Сложение, вычитание, умножение, транспонирование и возведение в степень
Перемножение матрицы и вектора
Решение систем линейных уравнений
Считывание и запись данных
Блочные матрицы
Конструирование блочных матриц
Выделение блоков
Удаление строк и столбцов
Заполнение матриц при помощи индексации
Создание матриц специального вида
Визуализация матриц
Поэлементные операции и встроенные функции
Поэлементные операции с матрицами
Вычисление математических функций от элементов матриц
Применение функций обработки данных к матрицам
Графики функций двух переменных
Задания для самостоятельной работы
Задания на векторы
Задания на матрицы

Глава 3. Высокоуровневая графика
Построение графиков из окна Workspace
Диаграммы и гистограммы
Представление векторных данных
Диаграммы векторных данных
Гистограммы векторных данных
Представление матричных данных
Графики функций
Графики функций одной переменной
Графики в линейном масштабе
Графики в логарифмических масштабах
Изменение свойств линий
Оформление графиков
Графики параметрических и кусочно-заданных функций
Графики функций двух переменных
Трехмерные графики функций
Контурные графики
Оформление графика
Поворот графика, изменение точки обзора
Построение параметрически заданных поверхностей и линий
Построение освещенной поверхности
Анимированные графики
Работа с несколькими графиками
Вывод графиков в отдельные окна
Вывод нескольких графиков на одни оси
Несколько графиков в одном графическом окне
Визуализация векторных полей
Задания для самостоятельной работы

Глава 4. Интерактивная среда для построения графиков
Графические объекты
Редактор графиков
Свойства осей, подписи, заголовок
Цветовое оформление, разметка и сетка
Подписи и заголовок
Свойства линий и поверхностей
Свойства линий
Свойства поверхностей
Дополнительные элементы оформления
Обзор графиков и поверхностей
Изменение масштаба, определение значений функции, поворот
Камера для обзора графического объекта
Панель инструментов камеры
Сохранение, экспорт и печать
Задания для самостоятельной работы

Глава 5. М-файлы
Работа в редакторе М-файлов
Настройки редактора М-файлов
Типы М-файлов
Файл-программы
Установка путей
Команды для установки путей
Файл-функции
Файл-функции с одним входным аргументом
Файл-функции с несколькими входными аргументами
Файл-функции с несколькими выходными аргументами
Разновидности функций
Подфункции
Вложенные функции
Приватные функции
Разбиение М-файла на ячейки
Диагностика М-файлов
Задания для самостоятельной работы

ЧАСТЬ II. ВЫЧИСЛЕНИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Глава 6. Методы вычислений в Matlab
Исследование функций
Встраиваемые и анонимные функции
Решение уравнений
Решение произвольных уравнений
Вычисление всех корней полинома
Нахождение экстремумов функций
Минимизация функции одной переменной
Минимизация функции нескольких переменных
Управление ходом вычислений
Более подробно о fplot
Исследование функций, зависящих от параметров
Интегрирование функций
Вычисление определенных интегралов
Вычисление двойных интегралов
Вычисление некоторых интегралов
Интегралы, зависящие от параметра
Интегралы с переменным верхним пределом
Полиномы и интерполяция
Операции с полиномами
Умножение, деление, сложение и вычитание
Вычисление производных
Интерполирование и сглаживание
Приближение по методу наименьших квадратов
Интерполяция сплайнами
Интерполяция двумерных и многомерных данных
Задачи линейной алгебры
Системы уравнений, определители, обращение матриц
Системы с плохо обусловленными матрицами
Переопределенные и недоопределенные системы
Решение систем при помощи функции linsolre
Обращение матриц
Собственные числа и векторы матрицы, функции матриц
Решение дифференциальных уравнений
Решение задачи Коши
Решение уравнений Лотки-Вольтерры
Выбор солвера для решения задачи Коши
Управление процессом решения
Задание точности вычислений и шага интегрирования
Управление выводом результатов
Задание матрицы Якоби для повышения эффективности вычислений
Задачи с известными параметрами
Системы, не разрешенные относительно производной, дифференциально-алгебраические уравнения
Решение дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом
Решение граничных задач
Схема решения
Простой пример граничной задачи
Возможности солвера bvр4с, управление вычислениями
Граничные задачи с неизвестными параметрами
Решение задачи с особенностью на границе
Задания для самостоятельной работы

Глава 7. Управляющие конструкции языка программирования
Операторы цикла
Цикл for
Цикл и hile, суммирование рядов
Операторы ветвления
Условный оператор if
Проверка входных аргументов
Организация ветвления
Оператор switch
Выход из файл-функции, оператор return
Прерывание и продолжение циклов
Обработка исключительных ситуаций
Логические выражения с массивами и числами
Операции отношения
Логические операции с числами и массивами
Приоритет логических и арифметических операций
Задания для самостоятельной работы

Глава 8. Обработка данных и приемы программирования в Matlab
Работа со строками
Простейшие операции со строками
Ввод и сцепление строк
Сервисные функции для работы со строками
Массивы строк
Текстовые файлы
Открытие файла, считывание данных и закрытие файла
Запись в текстовый файл
Запись строк
Форматный вывод
Простые структуры
Массивы структур и массивы ячеек
Массивы структур
Создание файл-функций для работы массивами структур
Запись данных массивов структур в текстовый файл
Считывание информации из текстового файла
Операции с массивами структур
Массивы ячеек
Приложения с интерфейсом из командной строки
Простой пример, программа-калькулятор
Формирование и исполнение команд, функция eval
Организация вывода текстовых результатов
Файл-функции с переменным числом аргументов
Функции от функций
Перманентные переменные
Рекурсивные функции
Диалоговая отладка программ
Точки останова, пошаговое выполнение программы
Пример диалоговой отладки
Задания для самостоятельной работы

Глава 9. Дескрипторная графика
Основы дескрипторной графики
Свойства графических объектов
Функции set и get, текущие объекты
Свойства осей
Свойства линий и поверхностей
Указатели на объекты
Изменение свойств линий и осей
Добавление линий графиков
Удаление и очистка объектов
Влияние команд hold, da, elf и reset на свойства окна и осей
Получение информации о свойствах графических объектов
Использование указателей, примеры
Задание свойств в аргументах графических функций
Размещение окон, осей и текста
Расположение графических окон и осей
Вывод текстовой информации
Графические объекты
Иерархия объектов
Объект Root
Объект Figure (графическое окно)
Базовые объекты (Core Objects)
Объекты Rectangle и Line, блок-схемы и диаграммы
Объект Patch, цветовое оформление объектов
Освещение объектов, объект Light (источник света)
Управление объектами, копирование, поиск, скрытые указатели
Объекты-группы hggroup и Iigtransform
Рисованные объекты (Plot Objects)

ЧАСТЬ III. ПРИЛОЖЕНИЯ С ГРАФИЧЕСКИМ ИНТЕРФЕЙСОМ

Глава 10. Принципы создания приложений с GUI
Среда GUIDE
Программирование событий

Глава 11. Конструирование интерфейса
Управление свойствами объектов
Работа над приложением
Запуск приложения и его редактирование
Размеры объектов и их выравнивание
Всплывающие подсказки и пиктограммы
Программирование элементов интерфейса
Флаги, рамки
Переключатели
Списки
Полосы скроллинга
Область ввода текста
Свойства приложения
Изменение размеров приложения
Взаимодействие приложения со средой Matlab
Способы программирования событий
Порядок обхода элементов управления клавишей <Таb>

Глава 12. Диалоговые окна и меню приложения
Вилы диалоговых окон
Окно подтверждения
Окна открытия и сохранения файла
Окно с сообщением об ошибке
Меню графического окна
Редактор меню
Программирование пунктов меню
Оформление меню
Пункты меню с флагами состояния
Разделительные линии
Упорядочение меню
Контекстное меню объектов
Создание контекстного меню в редакторе
Связывание контекстного меню с объектом
Программирование контекстного меню

Глава 13. Программирование событий
События графических объектов
Приложение для получения ASCII-кода символа
Как вызываются подфункции обработки событий
Событие ButlonDownFcn
Событие ButlonDownFcn осей
Событие ButlonDownFcn линии
Создание приложений с GUI без среды GUIDE
Свойства объектов, полезные при программировании событий
Прерывание обработки событий
Изменение формы курсора

ЧАСТЬ IV. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ TOOLBOX И РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

Глава 14. Решение задач математической физики
Простой пример
Постановка задачи
Среда pdetool, конструирование области
Определение уравнения и граничных условий
Решение и визуализация результата
Описание возможностей PDE Toolbox
Эллиптическое уравнение
Переменные коэффициенты и правая часть уравнения
Параболическое и гиперболическое уравнения
Пример нестационарной задачи
Задача на собственные значения
Системы дифференциальных уравнений
Параметры триангуляции и управление процессом решения
Конструирование геометрии области
Геометрические примитивы
Задание структуры области
Композитные материалы
Использование сетки
Использование функций PDE Toolbox
Задание геометрии области
Триангуляция
Граничные условия и коэффициенты уравнения
Солверы
Визуализация результата
Решение модельной задачи
Функции PDE Toolbox
Создание геометрических примитивов
Геометрия области и триангуляция

Глава 15. Разреженные матрицы
Работа с разреженными матрицами
Схема хранения
Создание разреженных матриц
Операции с разреженными матрицами
Задачи линейной алгебры
Факторизация матриц
Профайлер
Решение систем уравнений и исследование спектра

Глава 16. Оптимизация
Optimization Toolbox
Линейное и нелинейное программирование
Линейное программирование
Квадратичное программирование
Нелинейное программирование
Нелинейные задачи
Задача о достижении границы
Минимизация функции с полубесконечными ограничениями
Минимаксная задача
Решение нелинейных уравнений
Метод наименьших квадратов
Подбор параметров
Параметры оптимизации
Примеры
Решение системы нелинейных уравнений
Пример приложения с GUI

Глава 17. Символьные вычисления
Символьные переменные и функции
Определение переменных и функций и работа е ними
Матрицы и век горы
Вычисления с символьными переменными
Графическое представление функций
Упрощение, преобразование и вычисление выражений
Решение задач
Задачи линейной алгебры
Суммирование и разложение в ряд
Пределы, дифференцирование и интегрирование
Решение уравнений и систем
Решение дифференциальных уравнений и систем

Глава 18. Работа со сплайнами в Spline Toolbox
Сплайны и формы их представления
Кусочно-полиномиальная форма (pp-форма)
S-форма (разложение по базисным сплайнам)
Интерполяционные сплайны
Построение кубического сплайна
Стандартные краевые условия
Операции над сплайнами
Пои роение сплайна для вектор-функции
Произвольные краевые условия
Использование сплайнов в S-форме
Сглаживающие сплайны
Интерактивное построение кривых
Приложение splinetool
Сплайны для поверхностей

Глава 19. Приближение данных и подбор параметров в Curve Fitting Toolbox
Приложение Curve Fitting Tool и его средства
Создание множества данных для приближения
Предварительная обработка данных
Исключение данных из таблицы
Начальная фильтрация табличной функции
Приближение табличных функций
Создание приближений
Контроль качества приближений
Типы аппроксимации для подбора параметров
Определение собственной параметрической модели
Анализ построенных приближений

Глава 20. Решение экономических задач
Функции для работы с датами и временем
Представление времени и дат в Matlab
Функции определения числа дней между датами
Расчеты денежных потоков
Расчеты по обслуживанию кредитов
Расчеты по долговым ценным бумагам
Дисконтные активы
Купонные облигации
Портфельный анализ рисковых активов
Построение аффективной границы рисковых активов
Оптимальный выбор портфеля
Дополнительные ограничения при анализе портфелей

ЧАСТЬ V. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МATLAB

Глава 21. Связь Matlab и MS Office
Публикация результатов работы
М-книги
Настройка Matlab и создание М-книги
Группировка ячеек
Управление М-книгой
Совместная работа в Matlab и MS Excel
Конфигурирование MS Excel
Обмен данными между Matlab и MS Excel
Обращение к основным функциям MS Excel Link
Функции MS Excel Link

Глава 22. Модернизация приложений с GUI версии 5.3
Пример приложения для Matlab 5.3
Модернизация приложения
Сохранение приложения в формате FIG
Переход к форматам FIG и М

Глава 23. Повышение производительности приложений Matlab
Ускорение работы М-файлов, экономия памяти
Поэлементные операции
Экономия памяти
Выделение памяти под массивы
Связь Matlab с другими языками программирования
Конфигурирование Matlab Compiler
Простой пример, сложение двух чисел
Работа с комплексными переменными
Обмен массивами данных
Ускорение работы при использовании циклов

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Основные команды и функции Matlab и Toolbox
Управление средой файлами и переменными
Получение справочной информации
Управление средой Matlab
Управление переменными
Манипулирование файлами и каталогами
Операторы и специальные символы
Логические операции и операторы
Побитовые операции
Логические функции
Программирование
Конструкции языка
Сервисные функции и переменные
Интерактивный ввод
Объектно-ориентированное программирование и преобразование типов
Функции даты и времени
Двоичные и текстовые файлы
Функции для работы с массивами ячеек
Функции для работы со структурами
Звуковые и графические файлы
Чтение, запись и преобразование звуковых данных
Графические файлы
Операции со строками
Обработка строк
Преобразования «строка-число»
Преобразование системы счисления
Работа с матрицами и массивами
Создание матриц и массивов
Операции с массивами
Математические функции
Специальные функции
Преобразование координат
Решение различных математических задач
Матричный анализ
Решение спектральных задач
Решение линейных уравнений, разложение и обращение матриц
Вычисление функций от матриц
Поиск корней
Интерполяция и приближение данных
Минимизация и оптимизация
Дифференцирование и конечные разности
Интегрирование
Решение дифференциальных уравнений и систем
Графика и визуализация данных
Интерактивная среда для построения и редактирования графиков
Двумерные графики
Трехмерные и контурные графики
Визуализация векторных полей
Визуализация функции на непрямоугольной области
Оформление графиков
Управление видом графика, камера

Приложение 2. Описание компакт-диска

Список литературы


Скачать:


  • Теги:

Комментарии:


Оставить комментарий

Вход на сайт

Информация о проекте

Настоящий сайт представляет собой информационный портал, содержащий материалы по проблеме бизнес-аналитики, раскрывающие особенности использования современных подходов и методов анализа и обработки данных, что в условиях современной информатизации общества представляется весьма актуальным при исследовании различных проблем социально-экономического характера.
Настоящий портал содержит материалы познавательного, учебно-методического и научно-исследовательского характера, демонстрирующие современное состояние развития проблемы бизнес-аналитики, проблемы анализа и обработки данных. Особое внимание на страницах сайта уделено методическому и аналитическому инструментарию рассматриваемых проблем. Наряду с теоретическими и аналитическими материалами сайт содержит пакеты программных продуктов, представляющих собой прикладной инструментарий, способный автоматизировать научно-практические исследования в области бизнес-аналитики и бизнес-статистики.

Контакты