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    [推荐]MATLAB入门教程-数值分析 [复制链接]

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    离线cc2008
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2008-10-21
    2.1微分   -C<Ni  
    T&PLvyBL  
    diff函数用以演算一函数的微分项,相关的函数语法有下列4个:   }MV=I$S2U  
    =FtJa3mHK  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   "ZLujpZcG  
    dT*8I0\+  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   OGqsQ  
    ~^R?HS  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   ,,KGcDBj  
    0[T>UEI?  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   .a *^6TC.  
    lTn~VsoRZ  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   T^~9'KDd  
    ^HasT4M+x  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   Zc9j_.?*  
    }./_fFN@  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   )mbRG9P  
    |ZnRr  
    >>S2 = 'sin(a)';   ;c;n.o.)/#  
    )Mj $/  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   78i"3Tm)w  
    _cW6H B^j  
    >>diff(S1)   Cq-#| +zr  
    O#5ll2?  
    ans=18*x^2-8*x+b   }.R].4gT  
    ~1yMw.04V  
    >>diff(S1,2)   U DC>iHt  
    XgmblNp1  
    ans= 36*x-8   2og8VI  
    /NDuAjp[@  
    >>diff(S1,'b')   \"u3 x.!  
    "=BO,see9  
    ans= x   4fCg{  
    ef;Ta|#  
    >>diff(S2)   XN=Cq*3}  
    Jqt&TqX@s  
    ans=    j{;RuNt  
    +.b@rU6H  
    cos(a)   ]$vJK  
    9C{\=?e;  
    >>diff(S3)   j_r7oARL  
    OJ'x>kE  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   l^IPN 'O@  
    Sp]i~#q_'  
    >>simplify(diff(S3))   .u_k?.8|  
    0kD8wj%  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   +HK)A%QI  
    WSY&\8   
    2.2积分   '%m0@5|hCD  
    L8~nx}UP5  
    int函数用以演算一函数的积分项, 这个函数要找出一符号式 F 使得diff(F)=f。如果积 .2b) rKo~  
    ,ZYj8^gF  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   {xC CUU  
    elgCPX&:W  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   A!kNqJ2  
    ikGH:{  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   3PonF4  
    wnE c   
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   P'Fy,fNg  
    e<> Lr  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   aqb;H 'F  
    t|X |67W  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   !_`T8pJ`  
    ,qRSB>5c  
    我们示范几个例子:   O8+[ )+6^  
    bw7!MAXd  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   bmAgB}Ior  
    [hg|bpEG  
    >>S2 = 'sin(a)';   2.2Z'$W  
    ndm19M8Y|  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   fJ Ch  
    JXlFo3<  
    >>int(S1)   R0<ka[+  
    *x| <\_+  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   W RAW%?$  
    QD:0iD?  
    >>int(S2)   8-5a*vV,>  
    TKc&yAK  
    ans= -cos(a)   f*~ 4Kv  
    k~Pm.@,3o  
    >>int(S3)   cLl fncI  
    33kI#45s  
    ans= 2/3*x^(3/2)   e![Q1!r  
    71tMX[x  
    >>int(S3,'a','b')   ![5<\  
    wN)R !6  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   D,eJR(5I  
    'w%N(Ntq  
    >>int(S3,0.5,0.6)     ,l<-*yMD  
    &Jj> jCg  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   U!a"r8u|8q  
    G 7)D+],{Y  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   ~,e!t.339  
    >B~jPU  
    ans= 0.0741   0iX qAa  
    MatC2-aV1  
    2.3求解常微分方程式   Y%:p(f<  
    tL+8nTL  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     l7{hq}@;cC  
    ?<frU ,{  
    condition则为初始条件。       /^[)JbgB  
    ;(0:6P8I  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       *A\NjXJl~  
    \Di~DN1  
    y'=3x2, y(2)=0.5     ^y6Pkb P  
    Ql*/{#$  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       ($(1KE  
    Mty]LMK  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     %y w*!A1  
    nv$  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       x}x@_w   
    c0G/irK  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       a3c4#'c|D  
    1yB;"q&Xd  
    ans= x^3-7.500000000000000       "(efd~.]  
    NuO>zAu  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       MZjiJZaO:L  
    ,IJNuu\  
    6vaxp|D  
    c?R.SBr,'  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       f[}SS]d:E  
    pV("NJj!  
    ans= atan(x^2+1)     DpS6>$v8t  
    \[oHt:$do  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       l.)N  
    dY-a,ch"8p  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     zRJy3/>  
    hE6tu'  
    |(P;2q4>  
    Ro1' L1:  
    2.4非线性方程式的实根   I(<G;ft<}  
    8&UuwZ6i-  
        要求任一方程式的根有三步骤:     ,xh9,EpBk  
    /3TorB~Y  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, m~U{ V9;*  
    f<;9q?0VF  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   D1Sl+NOV  
    ^n2w6U0  
        代入适当范围的 x, y(x) 值,将该函数的分布图画出,藉以了解该方程式的「长相」。   ppnj.tLz;r  
    %@&)t?/=  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   O(~Vvoq  
    }[DAk~  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   ;&!dD6N  
    =5|5j!i=q  
        例一、方程式为   y*(YZzF  
    \fKE~61  
        sin(x)=0   5,c`  
    xqtjtH9X  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   .)3 2WD%  
    QLUe{@ivc  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   /r%+hS  
    \O:xw-eG   
      r=3.1416   +-nQ, fOV  
    >eTlew<5  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   *@& "MZ/M  
    1%@~J\qF  
    r = 6.2832   )mPlB.  
    bvx:R ~E$  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   `@e H4}L*  
    l =yHx\  
    >> x=linspace(-2,3);   qC4-J)8 Wk  
    X2uX+}h*tA  
    >> y=humps(x);   4r. W:}4:  
    $;CC lzw  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 #~x5}8  
    eI}VHBAz  
       cMl%)j-  
    4PWr;&  
     mb/[2y<  
    ! -c*lb  
    Y2X1!Em>B  
    Du>HF;Fv  
    (OqJet2{+  
    >.iw8#l  
    Z~(XyaN  
    x3s^u~C)(w  
    L)}V [j#  
       hQm4R]a  
    V8yX7yx  
    >> r=fzero('humps',1.2)   B0i}Y-Z  
    >y9o&D  
    r = 1.2995   lAk1ncx  
    AuTplO0_rE  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   MI(i%$R-A  
    #'x?) AS  
        这个方程式其实是个多项式,我们说明除了用 roots 函数找出它的根外,也可以用这节介绍的方法求根,注意二者的解法及结果有所不同。求根方式如下:   42CMRGv  
    GX)QIe~;qJ  
    % m-function, f_1.m   3@] a#>  
    1J"9r7\  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   @S7=6RKa[  
    $/TA5h  
    y=x.^3-2*x-5;   #0u69  
    SSLs hY~d  
    >> x=linspace(-2,3);   wWw/1i:|'  
    ?0mJBA  
    >> y=f_1(x);   XyphQ}\u  
     s7 o*|Xv  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   ~5uNw*H  
    |V\.[F2Fe  
       j dhml%pAd  
     -C  ON  
    _CJr6Evs  
    uS#Cb+*F  
    !>y}Xq{bm3  
    ,R}KcZG)  
    pMp9 O/u%  
     hu(K!>{  
    \~t~R q  
    -0SuREn  
    m]d6@"Z.  
    aRKRy  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   j!MA]0lTM  
    kQd[E-b7  
    r = 2.0946   &NjZD4m`=  
    8ex:OTzn|  
    >> p=[1 0 -2 -5]   Y"kS!!C>[  
    *rz(}(r  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   'lsq3!d.  
    ;9p5YxD  
    r =   ,DuZMGg  
    .cS,T<$  
    2.0946   pt%~,M _  
    q4GW=@eD  
    -1.0473 + 1.1359i   mUyv+n,  
    jnp6qpY{  
    -1.0473 - 1.1359i   >?W;>EUH  
    FP9<E93br  
    2.5线性代数方程(组)求解 8+|V!q   
    w+9C/U;|s  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   a-A+.7  
    0/P-> n~  
         AX=B   5;MK1l  
    ~q?"w:@;x  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   Sd$]b>b4O  
    Na 9l#  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   FHNuMdFn  
    2PP-0 E  
        如果将原方程式改写成 XA=B   hW !@$Ph  
    2@m(XT (  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   @z$pPo0fW  
    yp2'KES>  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   ds$\vSd  
    F `pyhc>1;  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   6 ,pZRc  
    YNgR1 :l  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   l`FR.)2h  
    9Ajgfy>  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   v>y8s&/  
    @@{_[ir  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   o eJC  
    z^!A/a[[!  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   ?V5Pt s  
    ? W2I1HEy  
    X = % 注意X为行向量   )-9w3W1r  
    =O3I[  
    -2   7Ysy\gZ&wp  
    !w#ru?L{  
    5   3 !>L?  
    xH`j7qK.  
    6   bV )PT`-,  
    }OP%p/eY  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   0'%+X|  
    f}lT|.)?VD  
    C = % C=B   CdzkMVH  
    Xs%R]KOwt  
    10   qD$GKN.  
    *<.WL"Qhl  
    5   N1+4bR  
    iUxDEt[t*  
    -1   =Y]'5cn{  
    gB{]yA"('  
    >> A=A'; % 将A先做转置   ~E3SC@KL  
    EN-8uY.  
    >> B=[10 5 -1];   ~aqT~TL_  
    36^C0uNdX  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   CFkW@\]  
    #.MIW*==  
    X = % 注意X为列向量   VeD+U~ d  
    nv_m!JG7  
    10  5  -1   zO).<xIq+  
    0$f_or9T  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2008-10-30
    很感兴趣!!!!!!!!!!
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    只看该作者 2楼 发表于: 2009-03-21
    要文件啊·····
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    只看该作者 3楼 发表于: 2009-03-28
    谢谢,我们正要开课呢
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? 88Fb1!a5Z  
    离线like0508
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    只看该作者 5楼 发表于: 2011-03-28
    附件附件啊
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍