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『MATLAB 입문과 활용』은 MATLAB 사용에 있어서의 이론적인 측면이나 배경이 되는 내용들을 필요에 따라 과감히 생략하고 MATLAB의 실제적인 활용 측면을 강조하였다.

이 책의 제 1판이 출판된 뒤 5년이 흘렀으며 뒤이어 2013년에 제 2판이 출간되었다. 제 2판은 MATLAB R2012a 버전을 토대로 쓰여졌는데 이후 메뉴의 레이아웃을 대폭적으로 개선시킨 R2013a 및 R2014a 버전이 새로 발표되었다. 이전 버전들에서 이용되었던 MATLAB 함수나 명령어들 가운데 일부가 삭제되거나 변경되어서 제 1판 및 2판을 이용하는데에 불편이 따랐다. MATLAB R2014a 버전에서는 특히 한글이 도입되어 사용이 매우 편리하게 되었다. 아울러 Excel과 같은 스프래드쉬트 데이터의 처리 및 Simulink의 활용이 점차 보편화됨에 따라 이에 관련되는 내용을 수정 보완할 필요성이 지속적으로 제기되어 왔다. 제 3판에서 수정 보완된 주요 내용은 다음과 같다.

● 새로운 버전의 MATLAB?(R2014a)에 따른 모든 프로그램의 수정보완
● Excel과 MATLAB의 연계방법 수록(주로 R2012 이전 버전을 대상)
● Simulink의 활용 수정확장
● GUI 작성방법의 수정 및 보완
● 연습문제 추가 및 보완
● 최적화, 다항식, 함수 및 미적분학 부분의 수정보완

이 책의 제 1장에 제시된 MATLAB 입문부분 역시 새로운 MATLAB 버전(R2014a)에 따라 다시 작성되었다. 특히 Excel과의 접속방법을 제 1장에 소개함으로써 사용자들이 손쉽게 MATLAB을 통한 Excel 데이터의 획득 및 Excel 파일로의 저장방법을 익히도록 하였다. 이에 따라 제 1장 이후에 소개되는 다양한 MATLAB 활용기법들을 데이터에 적용하는 과정이 편리하게 이루어질 것이다. 따라서 독자는 제 1장을 익히는 것만으로도 스스로 MATLAB을 이용하여 문제를 해결할 수 있는 능력을 갖추게 될 것으로 확신한다. 새로운 MATLAB 버전을 사용하는 독자들은 이 책을 통하여 MATLAB의 많은 새로운 기능들과 명령어들을 효과적으로 익힐 수 있을 것으로 기대한다.

제1장 MATLAB 둘러보기

MATLAB 시작하기 1
명령 창(Command Window)에서의 입력 3
도움말(Help)의 이용 5
MATLAB 작업 중지하기 6
연산과 변수의 할당 6
입력 오류의 수정 8
계산의 중지 8
벡터와 행렬 8
벡터 8
행렬 13
복소수 19
스크린 출력의 억제 20
데이터의 표현 21
변수의 처리 23
clear 명령어 23
특수변수와 정수 24
whos 명령어 25
기호를 이용한 연산 25
기호식에서의 치환 27
M-파일 28
스크립트 M-파일 28
코멘트의 추가 및 설정 29
함수 M-파일 30
함수 32
내장함수 32
사용자 정의함수 33
루프 35
if 문 35
for 루프 36
그래프 36
ezplot을 이용한 그래프 36
그래프의 보정 37
plot을 이용한 그래프 39
여러 곡선들의 그래프 41
3차원 그래프 43
미분방정식의 풀이 44
MATLAB 활용의 보기 45
개체증가모델의 계산 45
불규칙 Fibonacci 수열 46
3차원 객체의 생성 48

제2장 프로그램 작성기법

관계 및 논리 연산자 49
관계연산자 49
논리연산자 50
프로그램 흐름의 제어 56
if 문 56
for 루프 57
while 루프 58
switch 문 59
Try-Catch 블록 61
셀과 구조체 62
셀 62
구조체 64
문자열 67
다차원 배열 71
global 변수 73
Persistent 변수 74
입력 및 출력인수의 분석 74
프로그램의 편집 75
명령 창에서의 편집 75
배열 편집기 76
변수의 저장과 호출 77
운영체제와의 접속 78
정보 찾기 78
연습문제 79

제3장 그래프 속성의 설정과 2차원 그래프

그래프 속성의 설정 81
격자, 라벨, 범례의 추가 82
그래프 축(axis) 속성의 설정 84
특수문자의 표현 87
그래프의 표현 90
좌우 세로축을 다르게 사용하기: plotyy 함수 90
여러 그래프들을 하나의 그림에 나타내기 90
곡선과 눈금모양의 설정 91
plot 함수를 사용한 애니메이션 92
그래프의 저장과 호출 93
여러 가지 2차원 그래프 93
파라미터 그래프 93
로그척도 그래프 94
등고선(수준곡선) 그래프 95
clabel 함수 98
필드 그래프 99
극좌표 그래프 101
막대그래프 102
면적 그래프 105
계단모양 그래프 108
stem 그래프 108
errorbar 그래프 109
다각형 채우기: fill 함수 110
MATLAB의 2차원 그래프 함수 111
연습문제 112

제4장 3차원 그래픽

3차원 곡선 115
3차원 공간의 면 116
수준곡선 123
부피의 표현 126
3차원 애니메이션 127
컬러맵 128
시각(view point)의 설정 130
지정 그래프 영역의 추출 134
3차원 통계그래프 136
bar3와 bar3h 함수 136
pie3 함수 137
MATLAB의 3차원 그래프 함수 138
연습문제 139

제5장 핸들 그래픽스

핸들 142
애니메이션 149
핸들 그래픽 사용의 보기 151

제6장 행렬과 선형대수

행렬의 생성과 원소 157
행렬의 원소 157
행렬의 생성 159
특수행렬의 생성 161
배열 연산 163
행렬의 처리 165
성긴 행렬(Sparse Matrices) 168
선형 방정식 시스템 173
치환 및 삼각행렬 174
LU 인수분해 176
고유치와 고유벡터 177
특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD) 178
놈(Norm)과 조건수(Condition Number) 182
QR 알고리듬 186
Jordan과 Schur 형태 188
주성분 분석(Principal Component Analysis, PCA) 191
의사(擬似) 역행렬(Pseudoinverse) 194
Cholesky 인수화 195
행렬의 함수 196
연습문제 199

제7장 비선형 방정식의 풀이

다항식 근의 계산 203
Newton 방법 204
2차원 Newton 방법 205
할선법(Secant Method) 207
MATLAB 함수를 이용한 방정식의 풀이 208
solve 함수 208
기호식을 이용한 풀이 211
fzero 함수 213
fsolve 함수 216
연습문제 218

제8장 데이터 분석과 곡선접합

데이터 분석 221
데이터 정렬과 합: sort와 sum 221
최대와 최소: min과 max 222
평균과 중앙값: mean과 median 224
데이터 값의 차: diff 225
실종값 NaN의 처리 225
통계분석 226
돌출데이터의 처리와 고르기 229
이동평균 필터링 232
분산 데이터의 그래프 234
분산 데이터의 삼각화와 안짐작 237
볼록한 꼭지 238
Delaunay 삼각화 238
수준곡선 그래프 240
최근접점 탐색 241
Voronoi 도표 241
고차원 분산 데이터에 대한 쪽매붙임 243
볼록한 꼭지 243
Delaunay 쪽매붙임 245
Voronoi 다이어그램 247
데이터의 다항식 접합 250
MATLAB 접합 툴(tool)을 이용한 다항식 접합 253
안짐작(Interpolation) 257
Lagrange 안짐작 다항식 257
1차원 안짐작 259
2차원 안짐작 261
다차원 데이터의 안짐작 263
spline을 이용한 안짐작 265
모델과 곡선접합 267
연습문제 270

제9장 함수

익명함수 273
함수 핸들 274
인라인 객체 276
부함수 277
기본적인 입력인수: nargin 278
가변적인 인수의 개수: varargin과 varargout 279
중첩함수 281
비공개 함수(Private function) 282
되부름 함수(Recursive function) 283
MATLAB 내장 수학함수 284
Gamma 함수 285
Bessel 함수 287
Beta 함수 288
지수적분 289
Riemann Zeta 함수 289
Legendre 함수 290
Airy 함수 291
연습문제 293

제10장 미분 방정식

미분 방정식의 수치해295
미분방정식 시스템 296
MATLAB 함수를 이용한 미분방정식의 풀이 297
MATLAB 상미분 방정식 풀이함수 303
상미분방정식 활용문제 304
추적문제 304
Robertson의 화학반응 모델 306
미분-대수 방정식 307
경계치 문제의 풀이: bvp4c 310
지연 미분방정식: dde23 314
기호 상미분방정식 풀이함수: dsolve 316
편미분 방정식: pdepe 318
연습문제 324

제11장 미분과 적분

함수의 극한 327
미분 328
간격이 일정하지 않은 데이터의 미분 328
내장함수 diff의 이용 330
적분 332
부정적분 332
정적분 333
수치적분 334
다중적분 336
Symbolic 적분 338
연습문제 340

제12장 MATLAB 미적분학

다항식 341
다항식 값의 계산 341
다항식의 곱셈과 나눗셈 342
Chebyshev 다항식 343
Symbolic 다항식 344
식의 전개와 인수분해 346
식의 전개 346
인수분해 347
식의 단순화 348
Taylor 수열 348
파라미터를 이용한 곡선의 표현 350
접선 벡터와 속도 351
호의 길이 354
평면에서의 회전 356
극좌표를 이용한 수치함수의 그래프 358
편미분과 방향미분 359
기울기 벡터와 수준곡선 362
접선평면 근사 364
3차원 기울기 벡터필드 366
표면의 파라미터 표현 368
회전표면 370
ezsurf 함수 372
곡선과 표면에서의 스칼라 적분 373
곡선에서의 스칼라 적분 373
표면에서의 스칼라 적분 374
파라미터로 주어지는 표면에서의 적분 377
다차원 미적분 380
연습문제 384

제13장 변환

Laplace 변환 387
역 Laplace 변환 388
Laplace 변환을 이용한 미분방정식의 풀이 389
Z-변환과 역 Z-변환 391
Fourier 변환 392
역 Fourier 변환 393
고속 Fourier 변환 394
파워 스펙트럼 398
연습문제 400

제14장 제어공학

전달함수의 표현 401
상태함수의 표현 403
전달함수를 상태함수로 전환 403
상태함수를 전달함수로 전환 404
이산 시스템(Discrete-time system) 405
연속시스템으로부터 이산시스템으로의 전환 405
이산시스템으로부터 연속시스템으로의 전환 405
블록선도 407
직렬연결 407
병렬연결 408
되먹임(Feedback) 408
Feedback 제어구조의 표현 409
폴(Pole)-영점(Zero) 소거 410
시스템의 응답 411
계단응답 411
임펄스 응답 413
임의의 입력에 따른 응답: lsim 415
초기조건에 따른 응답: initial 417
근 궤적도(Root locus): rlocus 418
진동응답 해석 420
Bode 선도 420
Nyquist 선도 422
Nichols 선도 423
이득마진과 위상마진 424
상태함수를 이용한 제어 시스템 분석 426
가제어성(Controllability)과
가관측성(Observability) 426
극 설정(Ploe placement)에 의한
제어기의 설계 427
연습문제 428


제15장 최적화 계산

임계점과 미분 테스트 429
임계점 429
2차미분 테스트 432
방향미분 437
극값의 계산: min과 max 438
선형계획(Linear Programming) 문제 442
최대하향경사 방법(Steepest descent method) 446
Newton 방법 449
켤레 기울기 방법(Conjugate gradient method) 451
제약조건이 있는 최대 및 최소문제 453
3변수 함수 456
MATLAB 함수를 이용한 최적화:
fminbnd와 fminsearch 457
연습문제 460

제16장 3차원 모델링

Patch 461
2차원 조각 461
3차원 조각 465
면의 색 470
광원 객체 473


제17장 Simulink

GUI 레이아웃과 GUIDE 523
GUI의 저장과 실행 529
GUI Callback 함수 530
3차원 View 변경 슬라이더의 구축 535

부록A MATLAB과 EXCEL의 접속
엑셀 데이터 불러오기 543
Import Data 메뉴의 이용(R2012a 이전 버전) 544
xlsread 명령어의 이용 546
importdata 함수의 이용 547
Excel 데이터의 처리(R2012a 이전 버전) 547
exlink 툴박스의 이용 552

부록B 연습문제 풀이
제 2 장 연습문제 풀이 561
제 3 장 연습문제 풀이 564
제 4 장 연습문제 풀이 569
제 6 장 연습문제 풀이 576
제 7 장 연습문제 풀이 582
제 8 장 연습문제 풀이 586
제 9 장 연습문제 풀이 594
제 10 장 연습문제 풀이 596
제 11 장 연습문제 풀이 603
제 12 장 연습문제 풀이 606
제 13 장 연습문제 풀이 611
제 14 장 연습문제 풀이 613
제 15 장 연습문제 풀이 616
제 17 장 연습문제 풀이 622

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