MATLAB&Excel工程計算

前言

作者曾給來自兩個不同學(xué)院、不同學(xué)科的工程專業(yè)學(xué)生教授工程計算導(dǎo)論課。本書就是來自作者的實際教學(xué)經(jīng)驗。對于教師來說，把工程項目中用到的各種計算工具集成為一本書，肯定是一個挑戰(zhàn)。設(shè)計計算機(jī)應(yīng)用的導(dǎo)論課有很多目的，但通常包括以下幾個方面：● 介紹過程計算的基本原理和算法的設(shè)計思想。● 介紹高年級課程以及畢業(yè)后的專業(yè)實踐中將用到的計算工具的基本用法?！?為學(xué)生提供解決實際問題所需要的設(shè)計方法?！?為學(xué)生提供相關(guān)的文字說明，幫助他們選擇合適的計算工具以解決當(dāng)前的工程問題?！?向?qū)W生介紹文檔技術(shù)和對計算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果與實際工程問題進(jìn)行驗證?！?通過向?qū)W生介紹令人感興趣的真實問題和實際應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生們學(xué)習(xí)高年級課程的興趣。本教程選擇MATLAB和Excel計算工具包，介紹上述幾個概念。之所以選擇這兩個軟件包，原因是：● MATLAB是許多工程問題的首選計算工具?！?MATLAB有一個重要特性，即它既可以作為導(dǎo)論性的程序設(shè)計工具，也可以作為高級的計算工具。同時它既可以作為工程專業(yè)學(xué)生首次學(xué)習(xí)程序邏輯結(jié)構(gòu)(循環(huán)和選擇結(jié)構(gòu))的編程語言，它自帶的眾多數(shù)學(xué)工具和分析工具箱也可以用來解決復(fù)雜的工程問題?！?Excel是一個被廣泛使用的電子表格應(yīng)用程序。幾乎每個工程專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)期間和職業(yè)生涯中都要用到Excel。Excel內(nèi)置了許多功能強(qiáng)大的函數(shù)，這些函數(shù)可以應(yīng)用于復(fù)雜的工程問題。● 由于電子表格的求解方法不同于用程序設(shè)計工具開發(fā)的過程求解方法(如MATLAB)，因此通過對這兩種不同方法的比較和討論，可以幫助學(xué)生根據(jù)求解方法的類型和復(fù)雜性選擇合適的工具。

內(nèi)容概要

　　本書結(jié)合了當(dāng)前工程計算領(lǐng)域里兩個最重要的計算工具M(jìn)ATLAB和Excel，它們是工程專業(yè)學(xué)生為解決未來工作中遇到的實際工程問題而必須掌握的計算工具?！　”緯粌H介紹了這兩個計算工具的用法，而且由于這些計算工具不斷變化，因此本書把重點放在工程計算的基本原理上，即算法設(shè)計、計算工具的選擇、解決過程的文檔說明、計算結(jié)果的驗證和說明?！　”緯紫冉榻B工程計算的基本原理和算法的設(shè)計思想，然后介紹了Excel和MATLAB的基本用法，最后以方程求根、矩陣計算、數(shù)值積分和最優(yōu)化等實例，說明工程計算的原理和思想。全書每章后面都有大量的習(xí)題，這些習(xí)題都源自工程中存在的實際問題，而非傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)或計算機(jī)問題。　　本書特色　　◆ 首次把MATLAB和Excel兩大計算工具結(jié)合在一起　　◆ 采用了教程模式，方便學(xué)生學(xué)習(xí)　　◆ 以工程實例介紹工程計算的基本原理和算法思想　　◆ 每章后面的習(xí)題都與工程的實際問題有關(guān)　　◆ 介紹了在實際工程如何選擇最合適的計算工具　　◆ 圖文結(jié)合，通俗易懂

作者簡介

作者：(美國)Joseph C.Musto (美國)William E.Howard (美國)Richard R.Williams 譯者：吳文國 林川Joseph C．Musto，博士，曾就職于柯達(dá)公司和8rady公司，具有廣泛的咨詢經(jīng)歷。在倫斯勒理工學(xué)院獲機(jī)械工程博士學(xué)位，在有關(guān)可靠性分析和健壯性等方面出版過一本專著和眾多的技術(shù)文章。Joseph C．Musto博土還是密爾沃基工學(xué)院(the Milwaukee School of Engineering)的教授和執(zhí)行院長。

書籍目錄

第Ⅰ部分 計算工具第1章 計算工具引言1.1 解析解和算法解1.1.1 數(shù)學(xué)模型1.1.2 解析解1.1.3 算法解1.1.4 解析解與算法解的比較1.2 工程計算的方法1.3 數(shù)據(jù)表示1.3.1 變量與函數(shù)1.3.2 標(biāo)題與數(shù)組1.3.3 矩陣與矢量1.3.4 準(zhǔn)確度與精度1.4 習(xí)題第2章 Excel基礎(chǔ)引言2.1 Excel界面2.2 教程：Excel的數(shù)據(jù)輸入與格式設(shè)置2.3 教程：Excel的公式輸入與設(shè)計2.4 教程：Excel內(nèi)置函數(shù)的使用2.5 教程：用IF執(zhí)行邏輯測試2.6 教程：查找表的使用2.7 教程：用Excel進(jìn)行插值運(yùn)算2.8 習(xí)題第3章 MATLAB基礎(chǔ)引言3.1 MATLAB界面3.2 教程：利用命令窗口進(jìn)行交互計算3.3 教程：MATLAB腳本文件的使用3.4 教程：MATLAB函數(shù)文件的使用3.5 教程：一維數(shù)組的使用3.6 教程：二維數(shù)組的使用3.7 教程：保存MATLAB會話過程3.8 習(xí)題第4章 MATLAB編程引言4.1 流程圖4.2 教程：循環(huán)命令4.2.1 for循環(huán)4.2.2 while循環(huán)4.3 邏輯判斷語句4.3.1 if語句4.3.2 添加else和elseif條件4.4 教程：循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用4.5 教程：MATLAB輸出結(jié)果的格式設(shè)置4.6 習(xí)題第5章 數(shù)據(jù)的圖形表示引言5.1 圖表的類型5.2 XY圖表5.2.1 教程：在Excel里繪制方程5.2.2 在MATLAB里繪制方程5.2.3 在Excel里繪制數(shù)據(jù)和擬合曲線5.2.4 在MATLAB里繪制數(shù)據(jù)和擬合曲線5.3 圖表制作指南5.4 教程：用Excel建立其他類型的圖表5.5 習(xí)題第Ⅱ部分 工程計算的應(yīng)用第6章 求方程的根引言6.1 學(xué)習(xí)本章的目的6.2 方程求根：理論6.2.1 方程的分類6.2.2 方程的解6.3 教程：用MATLAB求解普通非線性方程的根6.4 教程：用MATLAB求解多項式方程的根6.5 教程：用Excel求解普通非線性方程的根6.6 習(xí)題第7章 矩陣運(yùn)算引言7.1 矩陣的性質(zhì)7.1.1 矩陣相加運(yùn)算7.1.2 矩陣相乘運(yùn)算7.1.3 矩陣與標(biāo)量的乘法運(yùn)算7.1.4 單位矩陣7.1.5 矩陣的轉(zhuǎn)置7.1.6 矩陣的秩7.1.7 矩陣的逆7.2 教程：Excel里的矩陣運(yùn)算7.2.1 在Excel里矩陣的表示和相加運(yùn)算7.2.2 Excel里的矩陣相乘和轉(zhuǎn)置運(yùn)算7.2.3 在Excel里求矩陣的秩和逆7.3 教程：MATLAB里的矩陣運(yùn)算7.3.1 MATLAB里的矩陣排列和相加運(yùn)算7.3.2 用MATLAB進(jìn)行矩陣相乘運(yùn)算7.3.3 用MATLAB求轉(zhuǎn)置矩陣7.3.4 用MATLAB求逆矩陣7.4 習(xí)題第8章 求方程組的根引言8.1 線性方程組8.2 教程：用Excel求解線性方程組8.3 教程：用MATLAB求解線性方程組8.4 教程：用Excel求解非線性方程組8.5 習(xí)題第9章 數(shù)值積分引言9.1 微積分概念9.2 教程：函數(shù)的數(shù)值積分9.3 測量數(shù)據(jù)的數(shù)值積分9.4 習(xí)題第10章 最優(yōu)化引言10.1 工程中的最優(yōu)化問題10.2 最優(yōu)化問題的描述10.3 最優(yōu)化問題的求解	10.3.1 非線性無約束最優(yōu)化問題10.3.2 線性約束最優(yōu)化問題10.3.3 非線性約束最優(yōu)化問題10.4 用MATLAB求解最優(yōu)化問題10.4.1 教程：用fminsearch()求解非線性無約束最優(yōu)化問題10.4.2 教程：用fminbnd()求解非線性約束最優(yōu)化問題10.5 用Excel求解最優(yōu)化問題10.5.1 教程：用Excel求解無約束最優(yōu)化問題10.5.2 教程：用Excel求解約束最優(yōu)化問題10.6 教程：約束線性問題在工程上的應(yīng)用10.7 習(xí)題

章節(jié)摘錄

插圖：工程專業(yè)是專門用來解決實際問題的一類專業(yè)。它利用數(shù)學(xué)和科學(xué)的原理，解決實際工程問題，這些問題涉及建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電子線路和其他各種物理系統(tǒng)和器件。計算機(jī)之所以成為工程師們的實用工具，是因為它具有數(shù)值分析和數(shù)據(jù)處理的能力。工程專業(yè)的畢業(yè)生，不管他們來自哪個學(xué)科，都必須精通眾多的計算工具和計算軟件。未來的工程專業(yè)畢業(yè)生必須能夠熟練使用以下工具或軟件：·通信工具（e-mail和短消息）·Intemet搜索工具·字處理工具（用來撰寫報告和備忘錄）·演示工具（用于音頻和視頻演示）·數(shù)據(jù)獲取工具（讀取和應(yīng)用來自實驗的數(shù)據(jù)）·計算工具（編程、數(shù)據(jù)分析、方程求解和繪圖）除了上述適用于所有工程專業(yè)的基本工具外，還有一些專門的計算機(jī)工具軟件，它們是各自工程領(lǐng)域的重要組成部分。這些工具有：·實體模型和計算機(jī)輔助設(shè)計軟件（用于機(jī)械和民用工程師）·  電子線路仿真軟件（適用于電子和計算機(jī)工程師）·有限元分析軟件（適用于機(jī)械、民用和電子工程師）·高級程序設(shè)計語言（適用于計算機(jī)和軟件工程師）·統(tǒng)計分析軟件（適用于工業(yè)工程師）

編輯推薦

《MATLAB&Excel工程計算》特色◆ 首次把MATLAB和Excel兩大計算工具結(jié)合在一起?！?采用了教程模式，方便學(xué)生學(xué)習(xí)。◆ 以工程實例介紹工程計算的基本原理和算法思想?！?每章后面的習(xí)題都與工程的實際問題有關(guān)。◆ 介紹了在實際工程如何選擇最合適的計算工具?！?圖文結(jié)合，通俗易懂。

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