前言

數學教學在整個人才培養過程中至關重要.從小學到初中，再到大學乃至更高層次的科學研究都離不開數學.如今，大數據、云計算、人工智能等技術推動社會各領域轉型升級，為了提高各學科、各專業學生的“數智化”能力和創新能力，適配社會對跨界復合型人才的需求，高等教育應更加重視培養學生的數值計算和分析能力，越來越多地關注學生的實際操作和知識運用能力.

在這種背景下，數學實驗將數學知識、數學建模和計算機應用三者有機地結合在一起，使學生能深入理解數學和機器學習的概念及理論，運用數學軟件解決實際工程問題，這樣既培養了學生用數學知識建立數學模型、解決實際問題的能力，也培養了學生進行數值計算和數據處理的能力，同時使學生真正做到了“學數學，用數學”，從而激發學生學習數學的興趣，充分發揮學生學習的主動性.

北京科技大學開設數學實驗課程已有20余年，我們在對數學實驗教學的探索和實踐中積累了一定的經驗，同時收到了不錯的教學效果.學生學習本課程后對已學習的數學課程有了更加清晰的認識，其中一些抽象的問題可以用數學軟件形象地演示出來，這也使學生對已學知識有了更加深入的理解，為更好地學習后續課程以及應用數學知識解決其他問題打下了堅實基礎.利用數學實驗課程中的數學建模思想，學生可以從實際問題出發，經過分析研究，建立數學模型，再借助先進的計算機技術，最終找出解決問題的一種或多種方案，這為學生參加全國大學生數學競賽和全國大學生數學建模競賽打下了堅實的軟件基礎，培養了扎實的數學應用能力，也為學生更高層次的學習和工作打下了一定的實踐基礎.

本書首先介紹MATLAB的基礎知識和主要命令，使讀者在最短的時間內了解MATLAB，并能夠使用MATLAB數學軟件解決實際遇到的一些簡單問題.然后介紹MATLAB在線性代數、微積分以及概率論與數理統計中的應用，其中穿插了一些數學方法的介紹，使學生了解數學建模的思想.最后介紹優化以及機器學習的各種方法。本書結合實際問題給出6個綜合實驗，把相對枯燥的數學知識與實際問題結合起來，其中部分問題后面附有具有實際意義的思考問題，供讀者練習、鞏固所學知識.本書的編排采用便于自學的方式，教師可以采用教學結合自學的方式進行教學，各專業也可以根據自己的學時數來進行取舍.

本書可作為高等學校各專業?？粕⒈究粕?、研究生及工程技術人員學習MATLAB數學軟件的教材參考書，也可作為數學實驗課程的教材，或者作為微積分、線性代數、概率論與數理統計課程中相關數學實驗內容的配套教材.

本書中使用的數學軟件以MATLAB R2023版本為準，書中的程序均在個人計算機中調試通過.由于時間倉促，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