©2013

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裝訂方式

：NT$630

：2013年 9月

：初版

：190 x 260 mm

：560 頁

：平裝

MATLAB程式設計與工程應用陳奇中　編著

本書特色

本書捨棄繁複的單一指令介紹，改以彙整比較的方式呈現，內容以精要且引導

思考的方向編製。本書內容共分為三大部份依序展開，第一部份為程式設計基礎，

其完整地涵蓋MATLAB基本環境的介紹與概念引導、數值與文字資料格式、向量與矩陣之處理、數據處理與統計分析、繪圖指令與圖形展示、關係與邏輯運算元、

程式流程控制、程式與函數編輯、基礎微積分運算與符號數學運算工具應用等。

第二部份則進階探討數值解程式設計功能，並將相關工程應用問題，依類型分

為線性聯立方程式、非線性方程式、微分與積分之運算、常微分方程式、最適化問

題與模式參數估計等六大主題，分別加以探討並進行MATLAB求解過程與程式設計的示範說明。

第三部份則介紹 Simulink動態模擬環境與應用，除了基本工具資料庫內建模組之運用示範說明外，更以範例引導如何自訂函數模組，使其能與MATLAB主環境整合，擴大其使用效能與應用範疇。

學習方針

本書之編製，以使讀者能由基礎精要內容之學習，外延地應用至所學習的領域中為

主旨，並以協助讀者解決工程設計、分析與最適化等問題為目標。

關於作者

陳奇中　逢甲大學化工系教授　國立成功大學化工博士

目錄

適用對象

本書內容豐富精要，深入淺出，敘述簡明，可作為大專和研究所相關MATLAB基礎程式設計學習與進階工程應用之授課教材及參考資料。

1. 初學者，可由第一部份MATLAB簡介入門與程式設計基礎學起。2. 進階者，可直接進入第二部份MATLAB進階程式設計，進行相關工程應用問

題之演練與學習。

隨書附範例程式光碟

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教學配件：

1. 教學投影片 (ppt檔 )

2. 全書MATLAB指令彙整 表 (pdf檔 )

3. 習題題目集 (Word檔 )4. 習題解答 (若經採用為教

科書，請逕洽作者索取 )

1. MATLAB 簡介與入門 2. 基本數學運算 3. 複數之處理 4. 向量之處理 5. 矩陣之處理 6. 數據處理與列印輸出 7. 文字字串之處理 8. 關係與邏輯運算元 9. 繪圖指令與用法10. 迴圈與程式流程控制11. 程式編輯器簡介與函數的編寫12. 多項式之處理

13. 曲線湊合與內插14. 符號數學運算工具箱簡介與應用15. 線性聯立方程式之求解與應用16. 非線性方程式之求解與應用17. 數值積分、微分與應用18. 常微分方程式之求解與應用19. 最適化問題之求解與應用20. 參數估計與應用21. Simulink 基本功能與應用

v

MATLAB 程式設計基礎Chapter 1

MATLAB 簡介與入門 31.1　MATLAB 的發展簡史 31.2　MATLAB 的特色 81.3　MATLAB 的工作環境 9

1.3.1　7.x 版之 MATLAB 操作視窗介面 91.3.2　8.x 版之 MATLAB 新操作視窗介面 15

1.4　問題與思考 18

Chapter 2 基本數學運算 19

2.1　加減乘除與次方運算 192.2　變數名稱規定與限制 212.3　特殊符號、常數及常用的庫存數學函數 212.4　問題與思考 28

Chapter 3 複數之處理 31

3.1　複數的給定法 323.2　常用關於複數之庫存函數 323.3　問題與思考 34

Chapter 4 向量之處理 35

4.1　如何輸入一個向量 354.2　向量之取值、合併與擴增 364.3　向量的轉置 374.4　向量之運算 38

4.4.1　向量與純量之運算 384.4.2　向量與向量之運算 39

4.5　問題與思考 41

Chapter 5 矩陣之處理 43

5.1　如何輸入一個二維矩陣 435.2　矩陣之取值、合併、擴增與刪除 44

Part 1

目　錄

vi

MATLAB 程式設計與工程應用

5.3　矩陣運算相關庫存函數 455.4　一些特殊矩陣輸入法 505.5　多維矩陣之處理 525.6　問題與思考 56

Chapter 6 數據處理與列印輸出 57

6.1　數據檔之建立及載入 576.2　數據處理與統計分析相關指令 606.3　數據輸出與列印 65

6.3.1　數據輸出與存檔 656.3.2　列印指令 66

6.4　問題與思考 69

Chapter 7 文字字串之處理 71

7.1　如何輸入一個文字字串 717.2　文字字串之處理與大小寫轉換 727.3　字串處理相關庫存函數 747.4　字串與數值格式轉換相關庫存函數 767.5　問題與思考 77

Chapter 8 關係與邏輯運算元 79

8.1　關係運算元 798.2　邏輯運算元 828.3　關係與邏輯運算庫存函數 838.4　問題與思考 85

Chapter 9 繪圖指令與用法 87

9.1　基本繪圖指令 879.2　繪圖 GUI 介面 929.3　特殊圖形之繪製 103

9.3.1　極座標圖 1039.3.2　階梯圖 1049.3.3　pie 圖 1059.3.4　errorbar 圖 107

vii

　　　目　錄

9.3.5　長條圖 1089.3.6　對數座標軸圖形 1099.3.7　繪製兩個不同 y 軸刻度之圖形 1119.3.8　其他特殊二維繪圖函數 113

9.4　如何在同一圖形視窗中繪製編排多個圖 1159.5　三維圖之繪製 1179.6　函數圖形之繪製 122

9.6.1　二維函數之繪圖 1229.6.2　三維函數之繪圖 1259.6.3　簡易版函數圖形繪製指令 128

9.7　問題與思考 132

Chapter 10 迴圈與程式流程控制 135

10.1　for 迴圈架構與用法 13510.2　while 迴圈架構與用法 13810.3　if-else-end 架構與用法 14010.4　switch 架構與用法 14310.5　其他程式流程控制指令 14410.6　問題與思考 146

Chapter 11 程式編輯器簡介與函數的編寫 149

11.1　程式編輯器簡介與應用 14911.2　函數格式與編寫 15111.3　主程式與副程式整合成同一檔案之編寫法 15311.4　程式間參數值傳遞指令 global 用法 15611.5　匿名函數之語法與應用 15811.6　inline 函數之定義語法與應用 16211.7　問題與思考 165

Chapter 12 多項式之處理 167

12.1　如何表示一個多項式 16712.2　多項式根的解法 16812.3　已知多項式的根求多項式 16812.4　多項式之運算 169

viii

MATLAB 程式設計與工程應用

12.4.1　計算多項式值 169 12.4.2　多項式之加減運算 171 12.4.3　多項式之乘除運算 173 12.4.4　多項式微分 174 12.4.5　多項式積分 175

12.5　問題與思考 176

Chapter 13 曲線湊合與內插 177

13.1　曲線湊合 17713.2　曲線湊合 GUI 介面 17913.3　內插指令與用法 181

13.3.1　一維內插 181 13.3.2　二維內插 183

13.4　問題與思考 185

Chapter 14 符號數學運算工具箱簡介與應用 187

14.1　基本概念 18714.2　微分運算 19014.3　積分運算 19314.4　極限之運算 19614.5　級數和之運算 19714.6　多項式展開與化簡 19914.7　線性代數相關運算 20114.8　代數式之求解 20414.9　常微分方程式之求解 20814.10　函數轉換與逆轉換 210

14.10.1　Laplace 轉換與逆轉換 210 14.10.2　Fourier 轉換與逆轉換 214 14.10.3　z 轉換與逆轉換 215

14.11　函數運算工具 funtool 21814.12　泰勒級數展開工具 taylortool 22314.13　問題與思考 225

ix

　　　目　錄

進階程式設計與工程應用

Chapter 15 線性聯立方程式之求解與應用 231

15.1　線性聯立方程式之問題型式與解的特性 23115.2　工程應用實例 23515.3　問題與思考 241

Chapter 16 非線性方程式之求解與應用 245

16.1　單變數非線性方程式之求解 24516.2　多變數非線性方程式之求解 24816.3　工程應用實例 25016.4　問題與思考 257

Chapter 17 數值積分、微分與應用 261

17.1　數值積分 26117.2　8.x 版新增數值積分指令 26317.3　數值微分 26617.4　工程應用實例 27117.5　問題與思考 283

Chapter 18 常微分方程式之求解與應用 287

18.1　常微分方程式之數值解法 28718.2　高階常微分方程式的處理 29018.3　Stiff 微分方程式 29718.4　微分代數方程式之數值解 30218.5　兩點邊界值常微分方程式之求解 30618.6　工程應用實例 31518.7　問題與思考 357

Chapter 19 最適化問題之求解與應用 367

19.1　單變數最適化問題 367 19.1.1　單變數最適化問題之基本型式與指令 367 19.1.2　optimset 解題參數指令 369

Part 2

x

Part 3

MATLAB 程式設計與工程應用

19.2　無限制條件多變數最適化問題 37119.3　線性規劃問題 37519.4　二次規劃問題 37719.5　含非線性限制條件之最適化問題 37919.6　最大值極小化問題 38819.7　二元整數規劃問題 39119.8　工程應用實例 39319.9　問題與思考 404

Chapter 20 參數估計與應用 413

20.1　以最小平方法進行參數估計 41320.2　線性模式之參數估計法 41420.3　非線性模式之參數估計法 42120.4　參數估計值之置信區間 42520.5　工程應用實例 42820.6　問題與思考 444

Simulink 基本功能與應用Chapter 21

Simulink 基本功能與應用 45321.1　Simulink 基本功能概述 45321.2　Simulink 模擬應用 45721.3　DEE 常微分方程式編輯器與應用 47421.4　如何建立子系統與參數對話方塊 48021.5　整合自訂函數及 S-function 的用法 499

21.5.1　自訂函數之用法 500 21.5.2　S-function 之用法 502

21.6　問題與思考 520

參考文獻 523附錄一：圖形編製 Latex 符號表 524附錄二：本書 MATLAB 指令彙整 525附錄三：本書部份習題參考答案 548