이 책은 MATLAB 입문과 활용을 다룬 이론서입니다.

제01부 MATLAB 프로그래밍 001


제1장 MATLAB 둘러보기
MATLAB 시작하기 003
명령 창(Command Window)에서의 입력 005
도움말(Help)의 이용 007
입력 오류의 수정 008
계산의 중지 009
MATLAB 종료하기 009
연산과 변수의 할당 009
연산자 우선순위 011
내장함수 012
데이터의 표현 013
변수의 처리 014
변수 이름 014
clear 명령어 017
특수변수와 정수 018
whos 명령어 018
벡터와 행렬 019
벡터 019
행렬 024
스크린 출력의 억제 026
랜덤(Random) 수와 복소수 027
랜덤 수 027
복소수 028
기호를 이용한 연산 031
기호식에서의 치환 032
코드파일 032
스크립트 코드파일 033
코멘트의 추가 035
함수 코드파일 036
사용자 정의함수 038
간단한 그래프 생성 041
ezplot을 이용한 그래프 041
plot을 이용한 그래프 042
3차원 그래프 045
MATLAB과 엑셀(Excel)의 접속 046
엑셀 데이터 불러오기 046
데이터 가져오기 옵션 050
스크립트 생성 옵셥 052
함수 생성 옵션 052
생성된 데이터를 엑셀파일로 저장하기 053
??연습문제 055


제2장 프로그램 작성기법
관계연산자 059
프로그램 흐름의 제어 067
if 문 067
for 루프 068
while 루프 070
switch 문 072
Try-Catch 블록 073
행렬의 생성과 처리 074
행렬의 원소와 차원 074
행렬의 생성 075
특수행렬의 생성 078
행렬의 처리 080
행렬의 연산 084
희소 행렬(성긴 행렬, Sparse Matrices) 089
셀과 구조체 093
셀 093
구조체 094
table(테이블) 097
다차원 배열 099
문자배열 101
데이터의 입력과 출력 106
함수 lnput을 이용한 입력 106
함수 disp를 이용한 입력 107
함수 fprintf를 이용한 입력 108
Global과 Persistent 변수 109
Global 변수 109
Persistent 변수 110
입력 및 출력인수의 분석 110
프로그램의 편집 112
명령 창에서의 편집 112
배열 편집기 112
라이브 스크립트(live script) 112
코드 셀(Code cells) 117
변수의 저장과 호출 118
운영체제와의 접속 119
정보 찾기 119
??연습문제 120


제3장 함수와 함수 핸들
인라인 객체 123
익명함수 124
함수 핸들 125
부함수 127
입력 및 출력인수의 처리 128
기본적인 입력인수: nargin 128
가변적인 인수의 개수: varargin과 varargout 129
중첩함수와 되부름 함수
(Recursive function) 131
중첩함수 131
비공개 함수(Private function) 132
되부름 함수(Recursive function) 133
MATLAB 내장 수학함수 134
Gamma 함수 135
Bessel 함수 136
Beta 함수 137
지수적분 138
Riemann Zeta 함수 138
Legender 함수 139
Airy 함수 140
??연습문제 141


제4장 그래프 속성의 설정과 2차원 그래프
그래프 속성의 설정 143
그래프의 보정143
여러 곡선들의 그래프 144
범례의 추가145
그래프 곡선모양의 설정 148
그래프 축(axis) 속성의 설정149
특수문자의 표현152
그래프의 표현 154
좌우 세로축을 다르게 사용하기: plotyy 함수154
여러 그래프들을 하나의 그림에 나타내기155
곡선과 눈금모양의 설정156
plot 함수를 사용한 애니메이션157
그래프의 저장과 불러오기 158
여러 가지 2차원 그래프 158
파라미터 그래프158
로그척도 그래프159
등고선(수준곡선) 그래프160
clabel 함수163
필드 그래프164
극좌표 그래프166
막대 그래프167
면적 그래프170
계단모양 그래프172
stem 그래프173
errorbar 그래프174
다각형 채우기: fill 함수174
MATLAB의 2차원 그래프 함수 175
??연습문제 177


제5장 3차원 그래픽
3차원 곡선 181
3차원 공간의 면 182
수준곡선 189
부피의 표현 192
3차원 애니메이션 193
컬러맵 194
시각(view point)의 설정 196
지정 그래프 영역의 추출 199
3차원 통계그래프 202
pie3 함수 203
MATLAB의 3차원 그래프 함수 204
3차원 모델링 206
패치(Patch) 206
2차원 조각 206
3차원 조각 209
면의 색 214
광원 객체 217
??연습문제 222


제6장 그래픽 객체 핸들
핸들 227
그래픽 핸들 사용 234
애니메이션 240
??연습문제 243


제7장 Simulink
Simulink의 시작 245
블록의 연결 249
블록 파라미터의 설정 251
시뮬레이션 파라미터 (Configuration
Parameters)의 설정 252
시뮬레이션의 수행 253
블록 파라미터의 표시 253
복수 데이터의 표시 255
동적 시뮬레이션 257
1차 필터 257
이차 미분방정식 261
선형 상태변수 모델 267
DC 모터의 시뮬레이션 268
함수 블록의 사용 273
차분방정식(difference equation)의 모델링 278
Subsystem(부시스템)의 구성 281
??연습문제 285


제8장 GUIDE와 앱 디자이너
GUI 레이아웃과 GUIDE 288
GUI의 저장과 실행 293
GUI Callback 함수 294
보기: 3차원 View 변경 슬라이더의 구축 298
앱 디자이너 305
앱 디자이너 시작하기 305
간단한 앱의 생성 307
UI 그림 함수 309
그래프 앱의 보기 312
??연습문제 314


제02부 MATLAB 수치해석 계산 317


제9장 MATLAB 선형대수
선형 방정식 시스템 319
선형대수 계산 321
치환 및 삼각행렬 321
LU 인수분해 322
고유치와 고유벡터 323
특이값 분해 324
놈(Norm)과 조건수(Condition Number) 327
QR 알고리듬 330
Jordan과 Schur 형태 331
의사(擬似) 역행렬(Pseudoinverse) 333
Cholesky 인수화 334
행렬의 함수 335
주성분 분석
(Principal Component Analysis, PCA) 337
??연습문제 341


제10장 비선형 방정식의 풀이
다항식 근의 계산 347
Newton 방법 348
2차원 Newton 방법 349
할선법(Secant Method) 350
MATLAB 함수를 이용한 방정식의 풀이 351
solve 함수 351
fzero 함수 354
fsolve 함수 357
??연습문제 359


제11장 MATLAB 미적분학
다항식 361
다항식 값의 계산 361
다항식의 곱셈과 나눗셈 362
Chebyshev 다항식 363
기호식의 처리 365
식의 전개와 인수분해 357
식의 전개 367
인수분해 368
식의 단순화 368
Taylor 전개 369
함수의 극한 370
미분의 계산 372
다항식의 미분 372
내장함수 diff의 이용 372
간격이 일정하지 않은 데이터의 미분 374
적분 375
부정적분 375
정적분 376
수치적분 377
다중적분 380
Symbolic 적분 383
곡선, 접선, 호 및 평면 383
파라미터를 이용한 곡선의 표현 383
접선 벡터와 속도 384
호의 길이 386
평면에서의 회전 388
극좌표를 이용한 수치함수의 그래프 389
표면의 파라미터 표현 390
회전표면 392
ezsurf 함수를 이용한 표면 그래프 394
편미분과 방향미분 395
함수의 발산, Jacobian 및 라플라시안
(Laplacian) 397
기울기 벡터와 수준곡선 398
접선평면 근사 400
3차원 기울기 벡터필트 402
곡선과 표면에서의 스칼라 적분 403
곡선에서의 스칼라 적분 403
표면에서의 스칼라 적분 404
파라미터로 주어지는 표면에서의 적분 407
다차원 미적분 409
??연습문제 412


제12장 데이터 분석과 곡선접합
데이터 분석 416
데이터 정렬과 합 419
최대값과 최소값420
평균과 중앙값 421
분산과 표준편차 422
데이터 값의 차: diff 422
실종값 NaN의 처리 423
통계분석 423
돌출데이터의 처리와 고르기 427
이동평균 필터링 430
분산 데이터와 최근접점 문제 431
분산 데이터의 그래프 431
최근접점 문제의 처리 434
볼록한 꼭지 435
Delaunay 삼각화 435
수준곡선 그래프 437
최근접점 탐색 438
Voronoi 도표 438
고차원 분산 데이터에 대한 쪽매붙임 440
볼록한 꼭지 440
Delaunay 쪽매붙임 441
Voronoi 다이어그램 443
데이터의 다항식 접합446
최소자승(Least-squares) 접합 449
MATLAB 접합 툴(Tool)을 이용한
다항식 접합 451
앱의 Curve Fitting Tool을 이용한 접합 454
안짐작(Interpolation) 457
Lagrange 안짐작 다항식 457
1차원 안짐작 458
2차원 안짐작 460
다차원 데이터의 안짐작 462
spline을 이용한 안짐작 463
??연습문제 466


제13장 미분방정식의 풀이
미분방정식의 형태 473
미분방정식 시스템 473
미분방정식의 풀이 476
MATLAB 상미분 방정식 풀이함수 483
상미분방정식 문제의 보기 485
추적문제 485
Robertson의 화학반응 모델 487
미분-대수 방정식 488
경계치 문제의 풀이: bvp4c 490
지연 미분방정식: dde23 496
기호 상미분방정식 풀이함수: dsolve 498
편미분 방정식: pdepe 500
??연습문제 506

제03부 MATLAB 공학응용 511


제14장 변환과 제어공학
변환 513
Laplace 변환 513
역 Laplace 변환 514
Laplace 변환을 이용한 미분방정식의 풀이 514
Z-변환 516
Fourier 변환 517
역 Fourier 변환 518
고속 Fourier 변환 (Fast Fourier Transform,
이산 Fourier 변환) 518
전달함수, 상태함수와 이산시스템
(Discrete-time system) 522
전달함수의 표현 522
전달함수를 상태함수로 전환 524
상태함수를 전달함수로 전환 525
연속시스템으로부터 이산시스템으로의 전환 525
이산시스템으로부터 연속시스템으로의 전환 526
블록선도 527
직렬연결 527
병렬연결 527
되먹임(Feedback) 527
Feedback 제어구조의 표현 527
폴(Pole)-영점(Zero) 소거 530
시스템의 응답 530
계단응답 530
임펄스 응답 532
임의의 입력에 따른 응답: lsim 534
초기조건에 따른 응답: inital 535
근 적궤도(Root locus): rlocus 536
진동응답 해석 538
Bode 선도 538
Nyquist 선도 539
Nichols 선도 540
이득마진과 위상마진 542
상태함수를 이용한 제어 시스템 분석 543
가제어성(Controllability)과
가관측성(Observability) 543
극 설정(Pole placement)에 의한
제어기의 설계 543
??연습문제 545


제15장 최적화 계산
임계점과 미분 테스트 549
임계점 549
2차미분 테스트 552
방향미분 556
극값의 계산 557
함수 min과 max의 활용 557
3변수 함수의 극값 560
선형계획(Linear Programming) 문제 562
기울기를 이용한 최적화 564
최대 하향경사 방법
(Streepest descent methhod) 564
Newton 방법 567
켤레 기울기 방법
(Conjugate gradient method) 568
제약조건이 있는 최적화 문제 570
MATLAB 내장함수를 이용한 최적화 572
제약조건이 없는 최적화 572
제약조건이 있는 최적화 575
선형계획 및 혼합정수 계획문제 578
??연습문제 580


제16장 인공지능 입문
퍼지(Fuzzy) 시스템 583
퍼지집합 583
퍼지집합 연산 585
퍼지관계 587
퍼지논리 제어 588
인공 신경망(ANN, Artificial Neural Network) 597
인공신경망의 구조 594
역전파(Backpropagation) 신경망 598
유전자 알고리듬(GA, Genetic Algorithm) 605
??연습문제 612


부록A 연습문제 풀이(짝수문제) 617
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