前言

数学教学在整个人才培养过程中至关重要.从小学到初中，再到大学乃至更高层次的科学研究都离不开数学.如今，大数据、云计算、人工智能等技术推动社会各领域转型升级，为了提高各学科、各专业学生的“数智化”能力和创新能力，适配社会对跨界复合型人才的需求，高等教育应更加重视培养学生的数值计算和分析能力，越来越多地关注学生的实际操作和知识运用能力.

在这种背景下，数学实验将数学知识、数学建模和计算机应用三者有机地结合在一起，使学生能深入理解数学和机器学习的概念及理论，运用数学软件解决实际工程问题，这样既培养了学生用数学知识建立数学模型、解决实际问题的能力，也培养了学生进行数值计算和数据处理的能力，同时使学生真正做到了“学数学，用数学”，从而激发学生学习数学的兴趣，充分发挥学生学习的主动性.

北京科技大学开设数学实验课程已有20余年，我们在对数学实验教学的探索和实践中积累了一定的经验，同时收到了不错的教学效果.学生学习本课程后对已学习的数学课程有了更加清晰的认识，其中一些抽象的问题可以用数学软件形象地演示出来，这也使学生对已学知识有了更加深入的理解，为更好地学习后续课程以及应用数学知识解决其他问题打下了坚实基础.利用数学实验课程中的数学建模思想，学生可以从实际问题出发，经过分析研究，建立数学模型，再借助先进的计算机技术，最终找出解决问题的一种或多种方案，这为学生参加全国大学生数学竞赛和全国大学生数学建模竞赛打下了坚实的软件基础，培养了扎实的数学应用能力，也为学生更高层次的学习和工作打下了一定的实践基础.

本书首先介绍MATLAB的基础知识和主要命令，使读者在最短的时间内了解MATLAB，并能够使用MATLAB数学软件解决实际遇到的一些简单问题.然后介绍MATLAB在线性代数、微积分以及概率论与数理统计中的应用，其中穿插了一些数学方法的介绍，使学生了解数学建模的思想.最后介绍优化以及机器学习的各种方法。本书结合实际问题给出6个综合实验，把相对枯燥的数学知识与实际问题结合起来，其中部分问题后面附有具有实际意义的思考问题，供读者练习、巩固所学知识.本书的编排采用便于自学的方式，教师可以采用教学结合自学的方式进行教学，各专业也可以根据自己的学时数来进行取舍.

本书可作为高等学校各专业专科生、本科生、研究生及工程技术人员学习MATLAB数学软件的教材参考书，也可作为数学实验课程的教材，或者作为微积分、线性代数、概率论与数理统计课程中相关数学实验内容的配套教材.

本书中使用的数学软件以MATLAB R2023版本为准，书中的程序均在个人计算机中调试通过.由于时间仓促，书中难免有不足之处，恳请各位读者多提宝贵意见，给予指正，编者在此表示感谢！

在编写本书的过程中，我们还得到了北京科技大学范玉妹教授、张志刚教授以及吕国才、朱婧等老师的大力支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢！

编者
2024年2月