中南大学 科学计算与MATLAB语言-2018年大学MOOC
课程介绍:在有色金属、交通运输、化学化工、航空航天、金融工程、生物医学等许多领域，经常会遇到各种各样的计算问题。例如，求解具有几十个变量的线性或非线性方程组、求解复杂的微分方程，这些问题高度复杂，计算量很大，往往没有办法求得理论解。随着计算机技术的发展，人们可以有效地解决这类问题，由此诞生了一门新兴交叉学科—科学计算，它成为继理论研究和科学实验之后的第三种科学研究方法。
科学计算是研究工程技术问题以及其他应用问题的近似求解方法，并在计算机上进行编程实现的一门课程，它既有数学理论上的抽象性和严谨性，又有程序设计技术上的实用性和实践性。20世纪80年代以来，MATLAB等科学计算软件的产生，使得科学计算问题的实现变得十分方便、高效。
MATLAB代表了当今国际科学计算软件的先进水平，它将数值计算、符号计算、图形处理、系统仿真和程序流程控制等功能集成在统一的系统环境中，已发展成为适合多学科、广泛应用于科学研究和工程技术领域的程序设计语言。使用MATLAB作为计算工具，人们不需关注各种数值计算方法的具体细节和计算公式，也不需要繁琐的底层编程，从而可以专注于实际问题的分析和设计，大大提高工作效率和质量，为科学研究与工程应用提供重要手段。在高等学校，MATLAB已经成为许多课程的基本计算工具，颇受广大大学生、研究生的青睐。
本课程主要介绍科学计算问题的MATLAB实现方法，包括MATLAB基础知识、MATLAB矩阵处理、MATLAB程序流程控制、MATLAB绘图、数据分析与多项式计算、数值微积分与方程求解、MATLAB符号计算、MATLAB图形用户界面设计、Simulink系统仿真和外部程序接口共10个学习专题。
课程目录:
01专题〇 初识MATLAB
了解MATLAB语言的特点以及课程学习目标和主要内容。
课时
课程导入
02专题一 MATLAB基础知识
熟悉MATLAB系统环境；掌握MATLAB中数据的表示方法以及建立与引用矩阵的方法。
课时
1.1 MATLAB系统环境
1.2 MATLAB数值数据
1.3 变量及其操作
1.4 MATLAB矩阵的表示
1.5 矩阵元素的引用
1.6 MATLAB基本运算
1.7 字符串处理
03专题二 MATLAB矩阵处理
理解常用特殊矩阵的概念和创建方法；掌握矩阵变换与求值、矩阵的特征值与特征向量、稀疏矩阵等处理方法。
课时
2.1 特殊矩阵
2.2 矩阵变换
2.3 矩阵求值
2.4 矩阵的特征值与特征向量
2.5 稀疏矩阵
04专题三 MATLAB程序流程控制
掌握顺序结构、选择结构、循环结构等三种基本控制结构的实现方法以及函数的定义与使用方法。
课时
3.1 顺序结构程序
3.2 用if语句实现选择结构
3.3 用switch语句实现选择结构
3.4 用for语句实现循环结构
3.5 用while语句实现循环结构
3.6 函数文件的定义与调用
3.7 函数的递归调用
3.8 函数参数与变量的作用域
05专题四 MATLAB绘图
熟练掌握plot/plot3、mesh/surf基本绘图函数的用法；掌握其他函数的用法。
课时
4.1 二维曲线
4.2 绘制图形的辅助操作
4.3 其他形式的二维曲线
4.4 三维曲线
4.5 三维曲面
4.6 图形修饰处理
4.7 交互式绘图工具
06专题五 数据分析与多项式计算
掌握数据统计分析、多项式计算的方法；理解数据插值和曲线拟合的数学思想并掌握其实现方法。
课时
5.1 数据统计分析
5.2 多项式计算
5.3 数据插值
5.4 数据插值应用举例
5.5 曲线拟合
5.6 曲线拟合应用举例
07专题六 数值微积分与方程求解
掌握数值微积分、线性方程组求解、非线性方程求解与函数极值计算、常微分方程数值求解等问题的实现方法。
课时
6.1 数值微分与数值积分
6.2 线性方程组求解
6.3 线性方程组应用举例
6.4 非线性方程求解与函数极值计算
6.5 常微分方程数值求解
6.6 常微分方程应用举例
08专题七 MATLAB符号计算
理解符号计算与数值计算的区别；掌握符号对象的定义及运算方法；掌握微积分、级数、方程求解的符号计算方法。
课时
7.1 符号对象
7.2 符号微积分
7.3 级数
7.4 符号方程求解
09专题八 MATLAB图形用户界面设计
理解图形对象的概念；了解有关界面设计函数的使用方法；了解GUIDE设计工具和APP设计工具的使用方法。
课时
8.1 图形窗口与坐标轴
8.2 曲线与曲面对象
8.3 图形用户界面设计方法
8.4 用户界面设计工具
8.5 APP设计工具
8.6 图形用户界面应用举例
10专题九 Simulink系统仿真
掌握Simulink仿真的基本步骤；了解子系统、S函数的使用方法。
课时
9.1 Simulink仿真基础
9.2 子系统的创建与封装
9.3 S函数的设计与应用
9.4 Simulink仿真应用举例
11专题十 外部程序接口
掌握MATLAB与Excel的混合使用方法；了解MATLAB文件操作；了解MATLAB与C++语言的混合使用方法。
课时
10.1 在Excel中使用MATLAB
10.2 MATLAB文件操作
10.3 在其他语言程序中读写MATLAB的数据文件
10.4 在MATLAB中调用其他语言编写的程序
10.5 在其他语言程序中调用MATLAB函数
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