科学计算与MATLAB语言

刘卫国 蔡旭晖 吕格莉 何小贤

目录

  • 1 初识MATLAB
    • 1.1 课程导入
    • 1.2 单元测验
  • 2 MATLAB基础知识
    • 2.1 MATLAB系统环境
    • 2.2 MATLAB数值数据
    • 2.3 变量及其操作
    • 2.4 MATLAB矩阵的表示
    • 2.5 矩阵元素的引用
    • 2.6 MATLAB基本运算
    • 2.7 字符串处理
    • 2.8 单元测验
  • 3 MATLAB矩阵处理
    • 3.1 特殊矩阵
    • 3.2 矩阵变换
    • 3.3 矩阵求值
    • 3.4 矩阵的特征值与特征向量
    • 3.5 稀疏矩阵
    • 3.6 单元测验
  • 4 MATLAB程序流程控制
    • 4.1 顺序结构程序
    • 4.2 用if语句实现选择结构
    • 4.3 用switch语句实现选择结构
    • 4.4 用for语句实现循环结构
    • 4.5 用while语句实现循环结构
    • 4.6 函数文件的定义与调用
    • 4.7 函数的递归调用
    • 4.8 函数参数与变量的作用域
    • 4.9 单元测验
  • 5 MATLAB绘图
    • 5.1 二维曲线
    • 5.2 绘制图形的辅助操作
    • 5.3 其他形式的二维曲线
    • 5.4 三维曲线
    • 5.5 三维曲面
    • 5.6 图形修饰处理
    • 5.7 交互式绘图工具
    • 5.8 单元测验
  • 6 数据分析与多项式计算
    • 6.1 数据统计分析
    • 6.2 多项式计算
    • 6.3 数据插值
    • 6.4 数据插值应用举例
    • 6.5 曲线拟合
    • 6.6 曲线拟合应用举例
    • 6.7 单元测验
  • 7 数值微积分与方程求解
    • 7.1 数值微分与数值积分
    • 7.2 线性方程组求解
    • 7.3 线性方程组应用举例
    • 7.4 非线性方程求解与函数极值计算
    • 7.5 常微分方程数值求解
    • 7.6 常微分方程应用举例
    • 7.7 单元测验
  • 8 MATLAB符号计算
    • 8.1 符号对象
    • 8.2 符号微积分
    • 8.3 级数
    • 8.4 符号方程求解
    • 8.5 单元测验
  • 9 MATLAB图形用户界面设计
    • 9.1 图形窗口与坐标轴
    • 9.2 曲线与曲面对象
    • 9.3 图形用户界面设计方法
    • 9.4 用户界面设计工具
    • 9.5 APP设计工具
    • 9.6 图形用户界面应用举例
    • 9.7 单元测验
  • 10 Simulink系统仿真
    • 10.1 Simulink仿真基础
    • 10.2 子系统的创建与封装
    • 10.3 S函数的设计与应用
    • 10.4 Simulink仿真应用举例
    • 10.5 单元测验
  • 11 外部程序接口
    • 11.1 在Excel中使用MATLAB
    • 11.2 MATLAB文件操作
    • 11.3 在其他语言程序中读写MATLAB的数据文件
    • 11.4 在MATLAB中调用其他语言编写的程序
    • 11.5 在其他语言程序中调用MATLAB函数
    • 11.6 单元测验
  • 12 课外阅读
    • 12.1 阅读
线性方程组求解

视频


拓展学习

例1  用左除运算符求解下列线性方程组。

>> A=[2,1,-5,1;1,-5,0,7;0,2,1,-1;1,6,-1,-4];

>> b=[13,-9,6,0]';

>> x=A\b


例2  用LU分解求解例1中的线性方程组。

>> A=[2,1,-5,1;1,-5,0,7;0,2,1,-1;1,6,-1,-4];

>> b=[13,-9,6,0]';

>> [L,U]=lu(A);

>> x=U\(L\b)


雅可比迭代法的函数文件jacobi.m:

function [y,n]=jacobi(A,b,x0,ep)

D=diag(diag(A));

L=-tril(A,-1);

U=-triu(A,1);

B=D\(L+U);

f=D\b;

y=B*x0+f;

n=1;

while norm(y-x0)>=ep

    x0=y;

    y=B*x0+f;

    n=n+1;

end


Gauss-Serdel迭代法的函数文件gauseidel.m:

function [y,n]=gauseidel(A,b,x0,ep)

D=diag(diag(A));

L=-tril(A,-1); 

U=-triu(A,1);

B=(D-L)\U;

f=(D-L)\b;

y=B*x0+f;

n=1;

while norm(y-x0)>=ep

    x0=y;

    y=B*x0+f;

    n=n+1;

end


例3  分别用雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法求解线性方程组。设迭代初值为0,迭代精度为10^(-6)。

>> A=[4,-2,-1;-2,4,3;-1,-3,3];

>> b=[1,5,0]';

>> [x,n]=jacobi(A,b,[0,0,0]',1.0e-6)

>> [x,n]=gauseidel(A,b,[0,0,0]',1.0e-6)


例4  分别用雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法求解下列线性方程组,看是否收敛。

>> A=[1,2,-2;1,1,1;2,2,1];

>> b=[9;7;6];

>> [x,n]=jacobi(A,b,[0;0;0],1.0e-6)

>> [x,n]=gauseidel(A,b,[0;0;0],1.0e-6)