科学计算与MATLAB语言(自主模式)

自主模式

  • 什么是随堂模式?

    随堂模式课程一般为每学期一轮次,课程每周更新,作业、考试有截止时间,由课程提供方老师、助教指导,课程完结,成绩由老师确认后,统一发放证书。

  • 什么是自主模式?

    自主模式课程常年开放加入,课件全部开放,作业、考试无截止时间,有学堂在线招募选拔的助教指导,考核通过即可自动获得证书。

来自于: 中南大学 | 分类: 计算机(670)数学(272)

课程描述

当前,科学计算已经成为科学研究、技术创新的重要方法与手段,MATLAB为众多领域的科学计算问题提供了全面的解决方案,被誉为巨人肩膀上的工具。通过本课程的学习,我们将能站在巨人的肩膀上领略各种计算之美。

什么是认证证书?
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权威性
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课程简介

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。学完本课程后,希望大家能理解 MATLAB功能实现的数学背景与算法原理,掌握利用MATLAB进行问题求解的基本规律,促进计算机和专业应用的结合,促进计算机应用水平的提高。

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课程章节

专题〇 初识MATLAB
课程导入
专题测验
专题一 MATLAB基础知识
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
专题测验
专题二 MATLAB矩阵处理
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
专题测验
专题三 MATLAB程序流程控制
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
专题测验
专题四 MATLAB绘图
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
专题测验
专题五 数据分析与多项式计算
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
专题测验
专题六 数值微积分与方程求解
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
专题测验
专题七 MATLAB符号计算
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
专题测验
专题八 MATLAB图形用户界面设计
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
专题测验
专题九 Simulink系统仿真
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
专题测验
专题十 外部程序接口
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
专题测验
期末测验
期末测验

授课教师

  • 刘卫国 中南大学 信息科学与工程学院 教授

    刘卫国,博士,中南大学信息科学与工程学院教授、计算机基础教学中心主任,教育部文科计算机基础教学指导分委员会委员,湖南省高教学会计算机教育专业委员会常务理事,全国高等院校计算机基础教育研究会理工专业委员会委员,美国加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego,UCSD)访问学者(2004年),湖南省普通高校青年骨干教师培养对象(2003)。主要研究领域为网络与信息安全、软件工程、计算机教育。先后主持完成省部级教学改革项目10余项,曾获湖南省教学成果二等奖(2001年)、三等奖(2016年)、湖南省普通高等学校优秀教材奖(2009年)、全国高校出版社优秀畅销书一等奖(2008年),中南大学茅以升铁路教育专项奖(教学专项奖)(2000年),校级优秀主讲教师,多次获中南大学教学成果一等奖、二等奖,主编出版国家级规划教材3部。

  • 蔡旭晖 中南大学 信息科学与工程学院 副教授

    蔡旭晖,硕士,中南大学信息科学与工程学院副教授,长期从事计算机基础教学工作,具有丰富的教学经验,主编或参编多本计算机系列教材,多次获中南大学本科教学质量优秀奖。

  • 吕格莉 中南大学 信息科学与工程学院 副教授

    吕格莉,博士,中南大学信息科学与工程学院副教授,主持或参与省部、校级教学改革项目多项,主编或参编计算机系列教材10余部。曾获湖南省普通高校青年教师教学能手称号、湖南省普通高校教师课堂教学竞赛《大学计算机基础》课程组三等奖、中南大学第四届青年教师“三十佳”教学竞赛“十佳讲课”奖,多次获得中南大学本科教学质量优秀奖。主要从事网络与信息安全、量子保密通信等领域研究,参与国家自然科学基金项目多项。

  • 何小贤 中南大学 信息科学与工程学院 讲师

    何小贤,男,1980年11月生于湖南新化,2008年3月毕业于中国科学院沈阳自动化研究所,获工学博士学位,同年3月进入中南大学信息科学与工程学院从事教学科研工作,现为中南大学信息科学与工程学院讲师,硕士生导师。美国田纳西大学访问学者。主要研究方向为进化计算、复杂系统等,曾先后主持或参与国家级、省部级、校级等科研项目及教改项目多项,长期在教学一线承担计算机相关课程的教育教学任务,具有丰富的实践经验。

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