切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 6890阅读
    • 6回复

    [推荐]MATLAB入门教程-数值分析 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线cc2008
     
    发帖
    1007
    光币
    4416
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2008-10-21
    2.1微分   M9Nk=s! 3  
    \[[TlB>  
    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:   FDVI>HK @  
    \ W 'i0+  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   T/GgF&i3  
    #hgmUa  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   s%N`  
    {=bg5I0|a  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   jr, &=C(  
    {d 1N&  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   qe5tcv}u  
    .'^6QST  
        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_@[k  
    C#U< k0R  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   NK7H,V}T  
    FJsK5-  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   W;Ud<7<;Z  
    &'5@azU  
    >>S2 = 'sin(a)';   ]aC ':55(  
    L_THU4^j  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   <XQN;{xSa  
    SON ^CvMs{  
    >>diff(S1)   QKp+;$SE'  
    'Q:i&dTg  
    ans=18*x^2-8*x+b   V!T^wh;  
    Ws-6W!Ib%  
    >>diff(S1,2)   ;cv.f>Cm  
    :3KO6/+  
    ans= 36*x-8   O.@g/05C  
    Q`.'-iq  
    >>diff(S1,'b')   n-b>m7O(  
    L6|Hgrj-u  
    ans= x   VHXI@UT*  
    A Gv!c($  
    >>diff(S2)   6 gj]y^}  
    dT5J-70Fl  
    ans=   #4vV%S   
    m b%C}8D  
    cos(a)   ]b4pI*:$I  
    h5L=M^z!>  
    >>diff(S3)   %04:z77  
    BZovtm3 E  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   i&'#+f4t  
    ^cYStMjpy  
    >>simplify(diff(S3))   kQ@gO[hS  
    b;S6'7Jf9  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   8)L'rW{q#  
    'e}uvbK  
    2.2积分   X AQGG>  
    To3^L_v"  
    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 lV P9=  
    R'rTE  
    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:   !Tv?%? 2l  
    JZ`>|<W  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   h,^BC^VU9-  
    ?q\FLb%"7  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   3^{8_^I  
    )VNM/o%Q  
    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   ZB-QABn  
    Vwjk[ DOL  
    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   \ jE CSV|  
    $j57LY|r  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   }$l8d/_$[  
    GxxDY]!  
    我们示范几个例子:   +wipfL~&S  
    m;dm|4L^  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   G3G/ xC"  
    b3}Q#Y\G  
    >>S2 = 'sin(a)';   &,J*_F<s2<  
    Odm#wL~E  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   vB^uxdt|m  
    _}D%iJg#  
    >>int(S1)   bG "H D?A_  
    >QXzMN}o  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   l09Fn>wa  
    )B6# A0  
    >>int(S2)   <0#^7Z  
    7AFE-'S  
    ans= -cos(a)   2Zy_5>~  
    kB o;h.[l  
    >>int(S3)   2UiR~P]%  
    K}x_nW  
    ans= 2/3*x^(3/2)   o+NMA (  
    r088aUO P  
    >>int(S3,'a','b')   M i]I:ka  
    Jy]Id*u9  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   -ey)J +?t  
    >L gVj$Z  
    >>int(S3,0.5,0.6)     {Bh("wg$Lk  
    %#u.J  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   3V?817&6z  
    K/^ +eoW(  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   <?YA,"~  
    %]!adro~  
    ans= 0.0741   Ql8bt77eI-  
    ~O{W;Cyh  
    2.3求解常微分方程式   %t*  
    P>(P2~$Y"  
       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'' ,     /;Yy@oc  
    vg)Z]F=t(  
    condition则为初始条件。       rFey4zzz  
    =LI:S|[4  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ?DPHo)w  
    v`x|]-/M&  
    y'=3x2, y(2)=0.5     =\Iu$2r`  
    Ow@v"L;jF!  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       F)S PaC4  
    ^]>aHz9  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     je%ldY]/@  
    (Sv>NQp  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       @E%DP9.I  
    dY!u)M;~~  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       E)W@{?.o#  
    jAC78n,Fi@  
    ans= x^3-7.500000000000000       F}36IM9/:  
    M&KyA  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       c7K!cfO:{N  
    $shp(T,q  
    | kXm}K  
    )&,{?$.  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       _Zc4=c,K  
    6ZOy&fd,Ty  
    ans= atan(x^2+1)     xq[Yg15d%  
    D."=k{r.  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       ~Y7dH Dn  
    })Yv9],6  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     rjk( X|R*  
    [=uIb._Wv  
    *jITOR!uF`  
    I4t*?  
    2.4非线性方程式的实根   =-#G8L%Q  
    z-r2!^q27  
        要求任一方程式的根有三步骤:     p?# pT}1  
    hH>``gK  
        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, D-&a n@  
    94/BG0  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   taWqSq!  
    gb" 4B%Hm  
        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」。   4w93}t.z  
    28I^$> [  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   Z>P*@S,6G  
    [XR$F@o  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   {ci.V*:"  
    *[}^[J x  
        例一、方程式为   [ f/I2  
    }m- "8\_D  
        sin(x)=0   [}z,J"Un  
    /=:j9FF  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   G~,:2 o3  
    6'vbT~S!  
    >> 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   |~0UM$OB^3  
    F3M aqr y  
      r=3.1416   j;0vAf  
    sG7u}r  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   g>JLDQdc  
    ";SiL{Z  
    r = 6.2832   (s<s@`  
    ino:N5&;;  
        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:   <0P5 o|  
    O`[aU%4b  
    >> x=linspace(-2,3);   EgjR^A1W2  
    nh+l7 8  
    >> y=humps(x);   zp}eLm:=d  
    8' DW#%  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 Mkxi~p%<r  
    I:98 $r$  
       $g0+,ll[6  
    o5U(i  
    zP\7S}p7%  
    fWnD\mx?0  
    \3f& 7wU  
    "R>FqX6FB  
    4GdX/6C.  
    ').}Nz  
    ,f3pqi9|  
    v=@TWEE  
    'k0[rDFc#3  
       &#`l;n:]+  
    "*1 f;+\  
    >> r=fzero('humps',1.2)   -a,-J]d0+  
    u$#Wv2|mk  
    r = 1.2995   B%CTOi  
    a8k;(/  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   [epi#]m  
    GPz(j'jU  
        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:   'rp }G&m  
    }o4N<%/+  
    % m-function, f_1.m   Q_-_^J  
    \>LnLH(  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   eV:9y  
    IJYL s  
    y=x.^3-2*x-5;   Q 1d'~e  
    lGwl1,=  
    >> x=linspace(-2,3);   tz4 ]qOH8  
    J%09^5:-z  
    >> y=f_1(x);   LEMfG~Czq  
    F:@70(<w%  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   9{k97D/  
    ]^':Bmq  
       *_a@z1  
    C2LL|jp*  
    gb ^?l~SS  
    IW 21T   
    m(RXJORI  
    @1.QEyXG  
    B~o\+n  
    {!6/x9>  
    \^ghdU  
    (" LQll9  
    1) ta  
    -F'b8:m  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   "k]CW\H6z  
    g?-lk5  
    r = 2.0946   _^Mx>hb4.  
    7VcmVq}X  
    >> p=[1 0 -2 -5]   ;};wq&b#  
    l @^3Exwt  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   }|PY!O  
    }*.0N;;C  
    r =   JkW9D)6  
    @u==x *{ |  
    2.0946   !vG'J\*xc  
    I%- " |]$  
    -1.0473 + 1.1359i   T,| 1g6  
    i4^o59}8  
    -1.0473 - 1.1359i   (Qa/EkE^*w  
    -S3MH1TZ  
    2.5线性代数方程(组)求解 J[f;Xlh  
    sR/b$j>i3  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   =Umw$+fJr  
    c478P=g=5  
         AX=B   ZPbpp@,  
    jqPkc28  
    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   pdE3r$C  
    | WvUq  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   W5SJ^,d)J  
    J,Ks0M A  
        如果将原方程式改写成 XA=B   . 'Y]R3\M+  
    G:zua`u[  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   #1>X58I^  
    }Ho Qwy|&  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   8 Y5  
    ,3@#F/c3i~  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   ^tXJj:wtS  
    -jMJAYjV  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   c%=IL M4  
    aH^RoG}  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   6`f2-f9%iq  
    lsJnI|  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   Z)jw|T'X  
    lT(oL|{#P  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   1Tu *79A  
    qh`t-  
    X = % 注意X为行向量   F&&$Qn_+  
    \hB5@e4i2  
    -2   TY1I=8  
    OoWyPdC+P  
    5   iezO9`  
    Q=]w !I\  
    6   Y.*y9)#S6  
    0:+WO%z  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   U\Z?taXB  
    u9N 1pZ~  
    C = % C=B   ^Vpq$'!  
    b,C aWg  
    10   *hw\35%P`?  
    J>\B`E  
    5   ub|V\M{  
    f"<O0Qw  
    -1   ~$~5qwl  
    B'fb^n<  
    >> A=A'; % 将A先做转置   dH-s2r%s  
    e d<n9R  
    >> B=[10 5 -1];   P'`r  
    wu)w   
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   ^/r7@:  
    .FLy;_f+  
    X = % 注意X为列向量   sQ fFu  
    gM _hi  
    10  5  -1   dxmE3*b`  
    Bro9YP4<  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
    分享到
    离线wanghong74
    发帖
    101
    光币
    82
    光券
    0
    只看该作者 1楼 发表于: 2008-10-30
    很感兴趣!!!!!!!!!!
    离线k123123123
    发帖
    11
    光币
    0
    光券
    0
    只看该作者 2楼 发表于: 2009-03-21
    要文件啊·····
    离线yanzongqun
    发帖
    308
    光币
    1
    光券
    0
    只看该作者 3楼 发表于: 2009-03-28
    谢谢,我们正要开课呢
    离线fgh1106
    发帖
    31
    光币
    0
    光券
    0
    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? rl #p".4q  
    离线like0508
    发帖
    26
    光币
    9
    光券
    0
    只看该作者 5楼 发表于: 2011-03-28
    附件附件啊
    离线lurunhua
    发帖
    53
    光币
    11
    光券
    0
    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍