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工程計算(數值理論與MATLAB實踐)

  • 作者：編者:劉朋//高海洋//范鶴|責編:薛俊高//范秋濤
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111815938
  • 出版日期：2026/08/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：216
人民幣：RMB 49 元      售價：元
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內容大鋼
    本書面向土木、機械、能源與信息等工程類專業的本科生和研究生，全書以「工程問題建模→數值方法求解→MATLAB實現→結果驗證與復現」為主線進行組織編寫。本書分為上下兩篇，其中上篇共分6章，聚焦MATLAB基礎能力，系統介紹了計算環境、矩陣與數組操作、程序設計與調試、數據處理與可視化以及工程化工作流等，以幫助讀者快速形成可復現的計算習慣；下篇共分8章，以數值理論與典型演算法為核心，內容涵蓋線性代數與矩陣運算、插值與逼近、數值微分與積分、常微分方程與偏微分方程數值解、優化方法、特徵值問題以及演算法效率與穩定性評估，並配套工程算例與習題訓練，強調從「算得出」走向「算得對、算得穩、算得快」。
    本書既可以作為土木、機械、能源與信息等工程類專業的本科生和研究生教材使用，同時也可作為大工程類專業技術人員使用MATLAB進行工程計算和數值分析時的專業工具書使用。
作者介紹
編者:劉朋//高海洋//范鶴|責編:薛俊高//范秋濤
目錄
前言
上篇  MATLAB基礎與工程化工作流
  第1章  MATLAB入門與計算環境
    1.1  MATLAB在工程計算中的定位與工作流
    1.2  MATLAB工作環境與基本交互
    1.3  變數、數據類型與顯示控制
    1.4  向量與矩陣的基礎操作
    1.5  可視化基礎：把結果「畫出來」
    1.6  數據讀寫入門：讓計算可復用
    1.7  工程案例：簡支梁均布荷載下的撓度曲線計算
    1.8  本章小結
    1.9  課後習題
  第2章  矩陣與數組基礎操作
    2.1  數組的創建與基本屬性
    2.2  索引、切片與邏輯篩選
    2.3  數組運算規則：點運算與維度一致性
    2.4  常用數組函數：聚合、排序與統計
    2.5  維度變換與數據重排：reshape、permute與拼接
    2.6  基礎案例：多測點監測數據的批量處理與可視化
    2.7  本章小結
    2.8  課後習題
  第3章  MATLAB程序設計基礎與調試
    3.1  腳本與函數：工程代碼的基本組織
    3.2  控制流與批量計算
    3.3  輸入、輸出與參數管理
    3.4  調試與排錯：讓錯誤「儘早暴露」
    3.5  代碼可讀性與課程/科研復現規範
    3.6  基礎案例：參數掃描+自動出圖+結果歸檔
    3.7  本章小結
    3.8  課後習題
  第4章  數據處理與可視化
    4.1  數據與結構
    4.2  導入與導出
    4.3  清洗與預處理
    4.4  統計與匯總
    4.5  繪圖與導出
    4.6  案例：監測數據處理與報告輸出
    4.7  本章小結
    4.8  課後習題
  第5章  MATLAB工程化工作流與項目管理
    5.1  項目與文件組織
    5.2  路徑與依賴管理
    5.3  函數介面與參數管理
    5.4  復現性：隨機數、環境與日誌
    5.5  調試、測試與性能基礎
    5.6  報告輸出與發布
    5.7  案例：批處理報告的工程化實現
    5.8  本章小結
    5.9  課後習題
  第6章  數據與函數

    6.1  構造數據與函數
    6.2  數據類型與變數
    6.3  數組與矩陣操作
    6.4  函數與腳本編寫
    6.5  MATLAB繪圖與可視化工具
    6.6  課後習題
下篇  數值理論與MATLAB實踐
  第7章  線性代數與矩陣運算
    7.1  線性代數問題
    7.2  線性代數基礎
    7.3  矩陣分解與求解線性方程組
    7.4  特徵值與特徵向量計算
    7.5  MATLAB在線性代數中的應用
    7.6  課後習題
  第8章  插值與逼近
    8.1  工程計算插值與逼近問題
    8.2  插值理論與多項式插值
    8.3  樣條插值與分段逼近
    8.4  最小二乘逼近與數據擬合
    8.5  MATLAB在插值與逼近中的實踐應用
    8.6  課後習題
  第9章  數值微分與積分
    9.1  數值微分方法
    9.2  數值積分技術
    9.3  高維積分與複雜區域積分
    9.4  MATLAB數值微分與積分工具
    9.5  課後習題
  第10章  常微分方程的數值解
    10.1  常微分方程初值問題
    10.2  歐拉方法與改進歐拉方法
    10.3  Runge-Kutta方法
    10.4  多步法
    10.5  剛性問題
    10.6  MATLAB常微分方程數值求解器
    10.7  工程動力學算例：單自由度系統的數值響應分析
    10.8  本章小結
    10.9  課後習題
  第11章  偏微分方程的數值解
    11.1  PDE模型與分類
    11.2  有限差分基礎
    11.3  橢圓形方程：Laplace/Poisson
    11.4  拋物形方程：熱傳導與擴散
    11.5  雙曲形方程：波動與振動
    11.6  MATLAB求解工具：PDE Toolbox與pdepe
    11.7  本章小結
    11.8  課後習題
  第12章  優化方法與工程應用
    12.1  優化問題的數學基礎
    12.2  梯度法與共軛梯度法
    12.3  線性規劃與非線性規劃

    12.4  MATLAB優化工具箱的使用
    12.5  工程綜合案例：三桿桁架截面優化
    12.6  本章小結
    12.7  課後習題
  第13章  特徵值問題與工程應用
    13.1  特徵值問題概述與工程背景
    13.2  數學基礎：特徵值、相似變換與對角化
    13.3  對稱矩陣與廣義特徵值問題
    13.4  數值演算法：從冪法到QR演算法
    13.5  MATLAB實現與數值驗證
    13.6  典型工程案例
    13.7  本章小結
    13.8  課後習題
  第14章  數值演算法的效率與穩定性
    14.1  數值演算法效率的度量與複雜度
    14.2  浮點運算、舍入誤差與數值穩定性概念
    14.3  條件數與問題敏感性
    14.4  常見演算法的穩定性分析要點
    14.5  MATLAB中的效率實踐：向量化、預分配與剖析
    14.6  工程案例：相同精度目標下的「效率-穩定性」對比
    14.7  本章小結
    14.8  課後習題
參考文獻

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