M o o r e Este texto de Holly Moore comienza con álgebra básica y muestra cómo se utiliza MATLAB para resolver problemas de ingeniería en un amplio rango de disciplinas. Los ejemplos desarrollan los conceptos fundamenta- les de química y física, así como de ingeniería. A lo largo de toda la obra, se utiliza de forma consistente una metodología estándar para resolver problemas. MATLAB es un poderoso lenguaje de programación que incluye los conceptos comunes a la mayoría de los lenguajes de programación. Pues- M to que se trata de un lenguaje con base en scripts, la creación de pro- gramas y su depuración en MATLAB con frecuencia es más fácil que en los lenguajes de programación tradicionales, como C++. Esto hace que A MATLAB sea una valiosa herramienta para los cursos introductorios de T programación. Las secciones que describen las técnicas de MATLAB para resolver pro- L blemas mediante cálculo y ecuaciones diferenciales se incluyen en la parte A final de los capítulos. En el texto se proponen numerosos ejercicios, y en cada capítulo se en- B cuentran ejemplos numerados más avanzados, para reforzar los concep- ® tos que se estudian. Los ejercicios de práctica brindan a los estudiantes la oportunidad inmediata de usar sus nuevas habilidades; en el Apéndice B p se dan las soluciones completas a estos ejercicios. a El material se agrupa en tres secciones. La primera, “Introducción a las r a herramientas básicas de MATLAB”, es de inicio para el alumno y contiene los primeros 6 capítulos. La segunda sección del texto, “Programación en MATLAB”, introduce in MMAATTLLAABB®® a los estudiantes a la programación y consta de los capítulos 6 a 8. g Los capítulos 9 a 13 de la tercera sección versan sobre los “Conceptos e avanzados de MATLAB”. n Para mayor información visite la página: i ppaarraa iinnggeenniieerrooss e www.pearsoneducación.net/moore r o s ISBN 970-26-1082-6 HHoollllyy MMoooorree 90000 Visítenos en: 9 789702 610823 www.pearsoneducacion.net Portada MATLAB.indd 1 16/5/07 14:23:12 00 Moore.indd 2 15/5/07 10:00:00 MATLAB® para ingenieros 00 Moore.indd 1 15/5/07 10:00:00 00 Moore.indd 2 15/5/07 10:00:00 MATLAB® para ingenieros Holly Moore Salt Lake Community College Salt Lake City, Utah TRADUCCIÓN Víctor Campos Olguín Traductor profesional REVISIÓN TÉCNICA Rogelio Márquez Nuño Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Instituto Politécnico Nacional 00 Moore.indd 3 15/5/07 10:00:01 Datos de catalogación bibliográfica Moore, Holly MATLAB® para ingenieros. Primera edición PEARSON EDUCACIÓN, México, 2007 ISBN: 978-970-26-1082-3 Área: Ingeniería Formato: 20 × 25.5 cm Páginas: 624 Authorized translation from the English language edition, entitled Matlab for engineers, 1e, by Holly Moore, published by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall, Copyright 2007. All rights reserved. ISBN 0131872443 Traducción autorizada de la edición en idioma inglés titulada Matlab for engineers, 1e, por Holly Moore, publicada por Pearson Education, Inc., publicada como Prentice Hall, Copyright 2007. Todos los derechos reservados. Esta edición en español es la única autorizada. Edición en español Edición en inglés Editor: Luis Miguel Cruz Castillo Editorial Director, ECS: Marcia J. Horton e-mail: [email protected] Senior Editor: Holly Stark Editor de desarrollo: Felipe Hernández Carrasco Associate Editor: Dee Bernhard Supervisor de producción: Enrique Trejo Hernández Editorial Assistant: Nicole Kunzmann Executive Managing Editor: Vince O’Brien Managing Editor: David A. George Production Editor: Scott Disanno Director of Creative Services: Paul Belfanti Art Director: Jonathan Boylan Cover Designer: Bruce Kenselaar Art Editor: Greg Dulles Manufacturing Manager: Alexis Heydt-Long Manufacturing Buyer: Lisa McDowell PRIMERA EDICIÓN, 2007 D.R. 2007 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Atlacomulco 500-5to. piso Industrial Atoto 53519, Naucalpan de Juárez, Edo. de México Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. Núm. 1031. Prentice Hall es una marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V. Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse, registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia, grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor. El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también la autorización del editor o de sus representantes. ISBN 10: 970-26-1082-6 ISBN 13: 978-970-26-1082-3 Impreso en México. Printed in Mexico. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 10 09 08 07 00 Moore.indd 4 15/5/07 10:00:01 Contenido ACERCA DE ESTE LIBRO xi 1 • ACERCA DE MATLAB 1 1.1 ¿Qué es MATLAB? 1 1.2 Edición estudiantil de MATLAB 2 1.3 ¿Cómo se usa MATLAB en la industria? 2 1.4 Resolución de problemas en ingeniería y ciencias 5 2 • AMBIEnTE MATLAB 9 2.1 Inicio 9 2.2 Ventanas de MATLAB 11 2.3 Resolución de problemas con MATLAB 17 2.4 Cómo guardar el trabajo 39 Resumen 47 Resumen MATLAB 49 Términos clave 49 Problemas 50 3 • FunCIOnES InTERnAS DE MATLAB 55 Introducción 55 3.1 Uso de funciones internas 55 3.2 Uso de la ayuda 57 3.3 Funciones matemáticas elementales 59 3.4 Funciones trigonométricas 64 3.5 Funciones de análisis de datos 70 3.6 Números aleatorios 88 3.7 Números complejos 91 00 Moore.indd 5 15/5/07 10:00:01 i Contenido 3.8 Limitaciones computacionales 95 3.9 Valores especiales y funciones varias 97 Resumen 98 Resumen MATLAB 99 Términos clave 100 Problemas 101 4 • MAnIpuLACIón DE MATRICES MATLAB 107 4.1 Manipulación de matrices 107 4.2 Problemas con dos variables 114 4.3 Matrices especiales 122 Resumen 128 Resumen MATLAB 128 Términos clave 129 Problemas 129 5 • GRAFICACIón 135 Introducción 135 5.1 Gráficas bidimensionales 135 5.2 Subgráficas 151 5.3 Otros tipos de gráficas bidimensionales 153 5.4 Gráficas tridimensionales 168 5.5 Edición de gráficas desde la barra de menú 174 5.6 Creación de gráficas desde la ventana de trabajo 176 5.7 Cómo guardar las gráficas 176 Resumen 178 Resumen MATLAB 178 Problemas 180 6 • FunCIOnES DEFInIDAS pOR EL uSuARIO 187 Introducción 187 6.1 Creación de archivos-m de función 187 6.2 Creación de su propia caja de herramientas de funciones 206 6.3 Funciones anónimas 208 6.4 Funciones de función 208 Resumen 209 Resumen MATLAB 210 Términos clave 210 Problemas 210 7 • EnTRADA y SALIDA COnTROLADAS pOR EL uSuARIO 215 Introducción 215 7.1 Entrada definida por el usuario 215 7.2 Opciones de salida 219 00 Moore.indd 6 15/5/07 10:00:02 Contenido ii 7.3 Entrada gráfica 226 7.4 Uso del modo celda en archivos-m de MATLAB 227 7.5 Lectura y escritura de datos desde archivos 234 Resumen 237 Resumen MATLAB 238 Términos clave 239 Problemas 239 8 • FunCIOnES LóGICAS y ESTRuCTuRAS DE COnTROL 243 Introducción 243 8.1 Operadores relacionales y lógicos 243 8.2 Diagramas de flujo y seudocódigo 245 8.3 Funciones lógicas 247 8.4 Estructuras de selección 254 8.5 Estructuras de repetición: bucles 270 Resumen 286 Resumen MATLAB 287 Términos clave 288 Problemas 288 9 • ÁLGEBRA MATRICIAL 301 Introducción 301 9.1 Operaciones y funciones de matrices 301 9.2 Soluciones de sistemas de ecuaciones lineales 321 9.3 Matrices especiales 329 Resumen 332 Resumen MATLAB 334 Términos clave 334 Problemas 335 10 • OTROS TIpOS DE ARREGLOS 343 Introducción 343 10.1 Tipos de datos 343 10.2 Arreglos multidimensionales 353 10.3 Arreglos carácter 354 10.4 Arreglos celda 359 10.5 Arreglos estructura 360 Resumen 367 Resumen MATLAB 368 Términos clave 368 Problemas 369 11 • MATEMÁTICA SIMBóLICA 375 Introducción 375 11.1 Álgebra simbólica 375 11.2 Resolución de expresiones y ecuaciones 385 00 Moore.indd 7 15/5/07 10:00:02 iii Contenido 11.3 Graficación simbólica 396 11.4 Cálculo 404 11.5 Ecuaciones diferenciales 418 Resumen 420 Resumen MATLAB 422 Problemas 422 12 • TéCnICAS nuMéRICAS 433 12.1 Interpolación 433 12.2 Ajuste de curvas 444 12.3 Uso de las herramientas de ajuste interactivas 455 12.4 Diferencias y diferenciación numérica 461 12.5 Integración numérica 465 12.6 Resolución numérica de ecuaciones diferenciales 470 Resumen 474 Resumen MATLAB 476 Términos clave 476 Problemas 476 13 • GRÁFICOS AvAnzADOS 485 Introducción 485 13.1 Imágenes 485 13.2 Manipulación de Gráficos 500 13.3 Animación 503 13.4 Otras técnicas de visualización 509 13.5 Introducción a visualización de volumen 511 Resumen 514 Resumen MATLAB 515 Términos clave 516 Problemas 516 ApénDICE A • CARACTERES ESpECIALES, COMAnDOS y FunCIOnES 519 ApénDICE B • SOLuCIOnES A EJERCICIOS DE pRÁCTICA 535 ÍnDICE AnALÍTICO 595 00 Moore.indd 8 15/5/07 10:00:02