목차
제1부 모델링, 컴퓨터, 오차해석 ... 1
PT1.1 수학적 기초지식 ... 2
PT1.2 소개 ... 5
제1장 수학적 모델링과 공학 문제의 해결 ... 7
1.1 단순한 수학적 모델 ... 7
연습문제 ... 16
제2장 프로그래밍과 소프트웨어 ... 23
2.1 상용 패키지와 프로그래밍 ... 23
2.2 구조화된 프로그래밍 ... 25
2.3 모듈러 프로그래밍 ... 35
2.4 Excel ... 37
2.5 MATLAB ... 42
2.6 다른 종류의 언어와 라이브러리 ... 47
연습문제 ... 48
제3장 근사값과 반올림오차 ... 55
3.1 유효숫자 ... 55
3.2 오차의 정의 ... 57
3.3 반올림오차 ... 59
연습문제 ... 76
제4장 절단오차와 Taylor 급수 ... 79
4.1 Taylor 급수 ... 79
4.2 오차의 전파 ... 93
4.3 전체수치오차 ... 98
연습문제 ... 100
제2부 방정식의 근 ... 105
PT2.1 동기 부여 ... 106
PT2.2 수학적 기초지식 ... 108
PT2.3 소개 ... 109
제5장 구간법 ... 111
5.1 그래프를 사용하는 방법 ... 111
5.2 이분법 ... 116
5.3 가위치법 ... 124
5.4 증분 탐색과 초기 가정값의 결정 ... 132
연습문제 ... 133
제6장 개구간법 ... 137
6.1 고정점반복법 ... 138
6.2 Newton-Raphson법 ... 143
6.3 할선법 ... 151
연습문제 ... 156
제7장 라이브러리 및 패키지의 사용 ... 159
7.1 Excel ... 159
7.2 MATLAB ... 162
연습문제 ... 166
제8장 공학적 적용 : 방정식의 근 ... 167
8.1 이상기체법칙 및 실제기체법칙(화학/석유공학) ... 167
8.2 개수로 유동(토목/환경공학) ... 170
8.3 전기회로의 설계(전기공학) ... 174
8.4 진동해석(기계/항공우주공학) ... 177
연습문제 ... 185
제3부 선형 대수 방정식 ... 201
PT3.1 동기 부여 ... 202
PT3.2 수학적 기초지식 ... 205
PT3.3 소개 ... 214
제9장 Gauss 소거법 ... 217
9.1 간단한 방정식의 해법 ... 217
9.2 원래의 Gauss 소거법 ... 224
9.3 소거법의 문제점 ... 232
9.4 해를 개선하는 기법 ... 239
9.5 Gauss-Jordan법 ... 247
9.6 요약 ... 249
연습문제 ... 250
제10장 LU 분해법과 역행렬 ... 255
10.1 LU 분해 ... 255
10.2 역행렬 ... 265
연습문제 ... 270
제11장 특수행렬과 Gauss-Seidel법 ... 275
11.1 특수행렬 ... 275
11.2 Gauss-Seidel법 ... 281
11.3 라이브러리와 패키지를 사용한 선형 대수 방정식 ... 288
연습문제 ... 295
제12장 공학적 적용 : 선형 대수 방정식 ... 299
12.1 반응기의 정상상태 해석(화학/생물공학) ... 299
12.2 정적 트러스의 해석(토목/환경공학) ... 302
12.3 저항회로에서의 전류와 전압(전기공학) ... 306
12.4 스프링-질량 시스템(기계/항공우주공학) ... 309
연습문제 ... 311
제4부 최적화 ... 327
PT4.1 동기 부여 ... 328
PT4.2 수학적 기초지식 ... 333
PT4.3 소개 ... 335
제13장 비구속 최적화 ... 337
13.1 황금분할법 ... 338
13.2 2차 보간법 ... 343
13.3 Newton법 ... 346
13.4 직접법 ... 348
13.5 구배법 ... 352
연습문제 ... 362
제14장 구속 최적화 ... 367
14.1 선형 프로그래밍 ... 367
14.2 패키지를 사용한 최적화 ... 373
연습문제 ... 376
제15장 공학적 적용 : 최적화 ... 379
15.1 탱크의 최소비용 설계(화학/생물공학) ... 379
15.2 폐수의 최소비용처리(토목/환경공학) ... 384
15.3 회로의 최대동력 전달(전기공학) ... 389
15.4 산악자전거 설계(기계/항공공학) ... 393
연습문제 ... 395
제5부 곡선적합 ... 407
PT5.1 동기 부여 ... 408
PT5.2 수학적 기초지식 ... 410
PT5.3 소개 ... 421
제16장 최소제곱 회귀분석 ... 425
16.1 선형회귀분석 ... 425
16.2 다항식회귀분석 ... 442
16.3 다중선형회귀분석 ... 446
16.4 일반적인 선형최소제곱 ... 449
16.5 비선형회귀분석 ... 455
연습문제 ... 459
제17장 보간법 ... 465
17.1 Newton 제차분보간다항식 ... 466
17.2 Lagrange 보간다항식 ... 479
연습문제 ... 484
제18장 공학적 적용 : 곡선적합 ... 487
18.1 선형회귀분석과 인구모델(화공/생명공학) ... 487
18.2 실험데이터의 분석(기계/항공공학) ... 491
연습문제 ... 492
제6부 수치미분과 적분 ... 503
PT6.1 동기 부여 ... 504
PT6.2 수학적 기초지식 ... 514
PT6.3 소개 ... 517
제19장 Newton-Cotes 적분공식 ... 521
19.1 사다리꼴 적분공식 ... 523
19.2 Simpson 공식 ... 534
19.3 불균등 구간을 갖는 경우의 적분 ... 545
연습문제 ... 548
제20장 방정식의 적분 ... 553
20.1 수식을 위한 Newton-Cotes 알고리즘 ... 553
20.2 Romberg 적분법 ... 554
20.3 Gauss 구적법 ... 561
연습문제 ... 570
제21장 수치미분 ... 573
21.1 고차 정확도의 미분공식들 ... 573
21.2 Richardson 보외법 ... 577
21.3 부등 간격을 갖는 데이터의 도함수 ... 578
21.4 라이브러리 및 패키지를 이용한 수치미분 및 적분 ... 580
연습문제 ... 584
제22장 공학적 응용 : 수치적분과 미분 ... 587
22.1 전체 열량을 결정하기 위한 적분(화학/생명공학) ... 587
22.2 보트의 돛대에 작용하는 유효힘(토목/환경공학) ... 589
22.3 RMS 전류의 결정(전기공학) ... 593
22.4 수치적분을 이용한 일의 계산(기계/항공공학) ... 595
연습문제 ... 599
제7부 상미분 방정식 ... 611
PT7.1 동기 부여 ... 612
PT7.2 수학적 기초지식 ... 616
PT7.3 소개 ... 619
제23장 Runge-Kutta법 ... 621
23.1 Euler법 ... 622
23.2 Euler법의 수정과 개선 ... 635
23.3 Runge-Kutta법 ... 643
23.4 연립미분 방정식 ... 655
연습문제 ... 660
제24장 경계값 문제 ... 663
24.1 경계값 문제 ... 664
24.2 라이브러리 및 패키지의 사용 ... 670
연습문제 ... 670
제25장 공학적 적용 : 상미분 방정식 ... 673
25.1 반응기의 과도상태 해석(화학/석유공학) ... 673
25.2 약육강식 모델과 카오스(토목/환경공학) ... 679
25.3 전기회로의 과도전류에 대한 모사(전기공학) ... 683
25.4 진자(기계-항공우주공학) ... 686
연습문제 ... 690
부록 A. MATLAB 사용법 ... 697
참고문헌 ... 707
찾아보기 ... 713
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