前言

數(shù)學(xué)教學(xué)在整個(gè)人才培養(yǎng)過程中至關(guān)重要.從小學(xué)到初中，再到大學(xué)乃至更高層次的科學(xué)研究都離不開數(shù)學(xué).如今，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)推動(dòng)社會各領(lǐng)域轉(zhuǎn)型升級，為了提高各學(xué)科、各專業(yè)學(xué)生的“數(shù)智化”能力和創(chuàng)新能力，適配社會對跨界復(fù)合型人才的需求，高等教育應(yīng)更加重視培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)值計(jì)算和分析能力，越來越多地關(guān)注學(xué)生的實(shí)際操作和知識運(yùn)用能力.

在這種背景下，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)將數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)應(yīng)用三者有機(jī)地結(jié)合在一起，使學(xué)生能深入理解數(shù)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)的概念及理論，運(yùn)用數(shù)學(xué)軟件解決實(shí)際工程問題，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生用數(shù)學(xué)知識建立數(shù)學(xué)模型、解決實(shí)際問題的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的能力，同時(shí)使學(xué)生真正做到了“學(xué)數(shù)學(xué)，用數(shù)學(xué)”，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性.

北京科技大學(xué)開設(shè)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程已有20余年，我們在對數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)收到了不錯(cuò)的教學(xué)效果.學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后對已學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)課程有了更加清晰的認(rèn)識，其中一些抽象的問題可以用數(shù)學(xué)軟件形象地演示出來，這也使學(xué)生對已學(xué)知識有了更加深入的理解，為更好地學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決其他問題打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).利用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的數(shù)學(xué)建模思想，學(xué)生可以從實(shí)際問題出發(fā)，經(jīng)過分析研究，建立數(shù)學(xué)模型，再借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，最終找出解決問題的一種或多種方案，這為學(xué)生參加全國大學(xué)生數(shù)學(xué)競賽和全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽打下了堅(jiān)實(shí)的軟件基礎(chǔ)，培養(yǎng)了扎實(shí)的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力，也為學(xué)生更高層次的學(xué)習(xí)和工作打下了一定的實(shí)踐基礎(chǔ).

本書首先介紹MATLAB的基礎(chǔ)知識和主要命令，使讀者在最短的時(shí)間內(nèi)了解MATLAB，并能夠使用MATLAB數(shù)學(xué)軟件解決實(shí)際遇到的一些簡單問題.然后介紹MATLAB在線性代數(shù)、微積分以及概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用，其中穿插了一些數(shù)學(xué)方法的介紹，使學(xué)生了解數(shù)學(xué)建模的思想.最后介紹優(yōu)化以及機(jī)器學(xué)習(xí)的各種方法。本書結(jié)合實(shí)際問題給出6個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，把相對枯燥的數(shù)學(xué)知識與實(shí)際問題結(jié)合起來，其中部分問題后面附有具有實(shí)際意義的思考問題，供讀者練習(xí)、鞏固所學(xué)知識.本書的編排采用便于自學(xué)的方式，教師可以采用教學(xué)結(jié)合自學(xué)的方式進(jìn)行教學(xué)，各專業(yè)也可以根據(jù)自己的學(xué)時(shí)數(shù)來進(jìn)行取舍.

本書可作為高等學(xué)校各專業(yè)專科生、本科生、研究生及工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)MATLAB數(shù)學(xué)軟件的教材參考書，也可作為數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教材，或者作為微積分、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)課程中相關(guān)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的配套教材.

本書中使用的數(shù)學(xué)軟件以MATLAB R2023版本為準(zhǔn)，書中的程序均在個(gè)人計(jì)算機(jī)中調(diào)試通過.由于時(shí)間倉促，書中難免有不足之處，懇請各位讀者多提寶貴意見，給予指正，編者在此表示感謝！

在編寫本書的過程中，我們還得到了北京科技大學(xué)范玉妹教授、張志剛教授以及呂國才、朱婧等老師的大力支持和幫助，在此一并表示衷心的感謝！

編者

2024年2月