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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   =;0#F&  
    eP|:b &  
    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:   3'Q H\t5  
    bT*MJ7VVm  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   {bl&r?[y  
    bS<lB!  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   QS,IM >Nr  
    v&i M/pJU  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   %F9% t  
    V"*|`z)  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   K5z*DYT  
    GptJQ=pV  
        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。   1j# ~:=I  
    RtGETiA\b  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   <w(UDZ  
    uz".!K[,wE  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   7m{ 'V`F  
    ! ]&a/$U  
    >>S2 = 'sin(a)';   !`hjvJryw  
    `+1+0?9  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   Y2!OJuyGc  
    9 }iEEI  
    >>diff(S1)   pvQw+jX  
    `MlQPLH  
    ans=18*x^2-8*x+b   'ADt<m_$  
    49^;T;'v  
    >>diff(S1,2)   FF6[qSV  
    cP`f\\c  
    ans= 36*x-8   )TFaG[tj  
    YvHP]N{SA'  
    >>diff(S1,'b')   mEv<r6qDT  
    9xyj,;P>  
    ans= x   ZOK2BCoW  
    z 3fS+x:E{  
    >>diff(S2)   )7Gm<r  
    wAkpk&R  
    ans=   kq8:h  
    [94A?pn[z  
    cos(a)   ]Vo;ZY_\  
    D'ZR>@w@  
    >>diff(S3)   z J93EtlF  
    ?<]BLkx  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   _,"T;i  
    w<<>XIL  
    >>simplify(diff(S3))   v{$X2z_$w  
    oS0l Tf\  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2    U2  
    QxH%4 )?  
    2.2积分   ]@vX4G/  
    X#'DS&{  
    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 )."_i64  
    YD H!N l  
    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:   ?>cx; "xF  
    Hgu$)yhlj  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   a$yAF4HR<  
    ('xIFi  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   6O bB/*h  
    rCGXHbj%  
    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   D+P(  
    Ci4`,  
    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   %i{Z@  
    P}29wrIZ  
    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   =,$*-<p=3  
    Gole7I  
    我们示范几个例子:   L15?\|':Y  
    3p6QJuSB  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   rn $a)^!  
    xHq"1Vs=  
    >>S2 = 'sin(a)';   B(7oHj.i2  
    n/6#rj^$  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   i'OFun+-,  
    |tIr?nXSW3  
    >>int(S1)   jj_z#6{  
    < aJl i   
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   0uV3J  
    _8A  
    >>int(S2)   !iA 3\Ai"  
    Z<L}ur  
    ans= -cos(a)   ;$,=VB:'  
    _QBN/KE9  
    >>int(S3)   kH~ z07:  
    @W6:JO  
    ans= 2/3*x^(3/2)   FlGU1%]m  
    H xs'VK*  
    >>int(S3,'a','b')   ]xC#XYE:dy  
    }A jE- K{  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   \~ m\pf?  
    /N= }wC  
    >>int(S3,0.5,0.6)     (VD Y]Q)  
    lC/1,Z/M  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   5;'(^z-bL  
    ]8q#@%v }  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   * N>n5B2  
    -!;2?6R9{  
    ans= 0.0741   WoM;)Q  
    B-^r0/y;  
    2.3求解常微分方程式   _D~l2M  
    9<n2-l|)  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     pHQrjEF*  
    9d&@;&al  
    condition则为初始条件。       YBh|\  
    "uCO?hv0  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ' ` _TFTO  
    GWFF.Mo^  
    y'=3x2, y(2)=0.5     V=^B7a.;>  
    F!7dGa$  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       ezimQ  
    Jq>rA  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     Vu.VH([b]Q  
    GDF/0-/Z  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       M[  {O%!  
    a+'k#m  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       @k=UB&?I  
    SR%k|YT  
    ans= x^3-7.500000000000000       V>Dqw!  
    6/Iq@BZ&  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       i;Dj16h  
    <fHJ9(5$V  
    }NjZfBQW`  
    ]K?;XA3dZ  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       ;w/@_!~  
    "C0?s7Y  
    ans= atan(x^2+1)     -pmb-#`M  
    5{/uHscwLa  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       )]}G8A  
    r>: ~!o*  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     "; 1@f"kw  
    |d$4Fu(M~  
    RW{y.WhB  
    "I3 #/~q  
    2.4非线性方程式的实根   ziDvDu=  
    b5Q|$E   
        要求任一方程式的根有三步骤:     @C-03`JWuK  
    NSawD.9mV  
        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, {N3&JL5\"E  
    {Qi J-[q  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   CvHE7H|-{  
    3 Fb9\2<H  
        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」。   &(7=NAQsE  
    Gv[s86AP,  
        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。   pMHF u/|Pr  
    p}oGhO&=  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   1 |  
    4#CHX^De  
        例一、方程式为   X+1Mv  
    Rh}}8 sv  
        sin(x)=0   1:JwqbZKJ  
    aFaioE#h(  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   ({ O~O5k  
    7fI2b,~  
    >> 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   5JHWt<n{P  
    KomMzG:  
      r=3.1416   6hMKAk  
    2E8G 5?qe)  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   ^T:L6:  
    }DQTy.d;P  
    r = 6.2832   Ngj&1Ta&[  
    +h@.P B^`~  
        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:   tr5j<O  
    ollsB3]]  
    >> x=linspace(-2,3);   ]1FLG* sB  
    QM![tZt%;  
    >> y=humps(x);   ua"2nVxK_K  
    q{&\nCy  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 l?QA;9_R'  
    tLi91)oG  
       Gx %=&O  
    35Fxzj $  
    pd B\D  
    ;yajt\a  
    J5(0J7C  
    76bMy4re  
    dB6['z)2  
    "u]&~$  
    C6EGM/m8  
    ,{mv6?_  
    ?JG^GD7D  
       p^|6 /b  
     IMr#5  
    >> r=fzero('humps',1.2)   /o%VjP"<  
    HMC-^4\%[  
    r = 1.2995   Cdy,8*   
    |_ +#&x  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   T60pw  
    RyP MzxV  
        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:   F~i ~%f,  
    iGSA$U P|  
    % m-function, f_1.m   e pp04~  
    ~+j2a3rv-{  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   #CPLvg#  
    >s 6ye  
    y=x.^3-2*x-5;   &e6UEG  
    rf-yUH]&S  
    >> x=linspace(-2,3);   r<vy6  
    Xp_m=QQsm  
    >> y=f_1(x);   i(pHJP:a:  
    ]+46r!r|  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   {aNpk,n  
    /2zan}  
       I ^m  
    0Dna+V/jI  
    $,2T~1tE  
    ,% Qh S5e  
    &oMWs]0  
    SOq:!Qt  
    :IU7dpwDl  
    !b7"K|  
    }04mJY[  
    BO#tn{(#  
    vue^bn  
    aUzCKX%>C  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   Lj(cCtb)  
    H)i|?3Ip  
    r = 2.0946   Hc =QSP  
    %2T i Rb  
    >> p=[1 0 -2 -5]   E0R6qS:'  
    #kASy 2t  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   ?9a%g\`?:  
    Fu_I0z  
    r =   fCx (  
    ?/"|tuQMW  
    2.0946   J6n>{iE  
    cu($mjC@T  
    -1.0473 + 1.1359i   } 1e4u{  
    Z.Yq)\it  
    -1.0473 - 1.1359i   Hl0" zS[  
    jZzTnmm&?  
    2.5线性代数方程(组)求解 GM0Q@`d  
    5K ;E*s,  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   2^=.j2  
    4_kN';a4Q  
         AX=B   #M16qOEw  
    `,-mXxTNT  
    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   A vq+s.h  
    |g)C `k  
    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。   <;S$4tux  
    ]~I+d/k d  
        如果将原方程式改写成 XA=B   ve ysW(z  
    g w([08  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   \"oZ\_  
    ^sD M>OHp  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   C)z4Cn9#  
    ? +L,  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   :rUMmO-  
    k?14'X*7yu  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   80*hi)ux[  
    cx$IWQf2  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   );h(D!D,  
    @|SeabN^-  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   mkn1LzE|F  
    din,yHu~  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   >\ Dy  
    #m.e9MU  
    X = % 注意X为行向量   aDK b78 1d  
    p H  y  
    -2   TwPQ8}pj?  
    TU0-L35P1  
    5   IC0L&;En  
    xmv %O&0^}  
    6   {R!yw`#^B  
    |6*Bu1  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   q@ -B+  
    a/j;1xcc<  
    C = % C=B   b&U1^{(  
    }tW-l*\U  
    10   N&NBn(  
    (`.OS)&  
    5   R ZY=c  
    >ou= }/<  
    -1   g#J aw|N  
    OoSk^U)  
    >> A=A'; % 将A先做转置   ! I@w3`  
    *y*tI}  
    >> B=[10 5 -1];   u#@/^h;  
    Y<xqws  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   6h;(b2p{  
    JN0h3nZ_  
    X = % 注意X为列向量   (F4e}hr&  
    IL].!9  
    10  5  -1   qT$k%(  
    1INX#qTZ  
    >> 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!!!!!!!!!!
    离线k123123123
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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? 'Ea3(OsuXn  
    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
    离线lurunhua
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍