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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   g~]?6;uu  
    =9L1Z \f  
    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:   xDEjeM G  
    p~f=0K  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   -8m3L  
    W+u-M>Cj6  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   Q$8&V}jVW  
    WWG+0jQ9  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   67T=ku  
    %hCd*[Z}j  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   QZv}\C-c  
    I@q(P>]X9  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   a<CACWsN.T  
    B<oBo&uA  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   P9jPdls  
    *^[j6  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   2./;i>H[u  
    U *:E|'>  
    >>S2 = 'sin(a)';   ^/fasl$#  
    Usq.'y/ o  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   -T{G8@V0I  
    )SyU  
    >>diff(S1)   M<'He.n  
    @^Yr=d ba  
    ans=18*x^2-8*x+b   VCQo3k5 {  
    3 @%XR8ss  
    >>diff(S1,2)   yZkS   
    '; ;X{a  
    ans= 36*x-8   ]-cSTtO  
    do:IkjU~  
    >>diff(S1,'b')   RAj>{/E#W  
     {[dY$  
    ans= x   I`;SA~5  
    Eo>EK>  
    >>diff(S2)   {BzE  
    b)@rp  
    ans=   nYE%@Up  
    W_lXY Z<  
    cos(a)   uR6 `@F  
    <nc6 &+  
    >>diff(S3)   ?z&5g-/b  
    }CL7h;5N 3  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   qKTzigjj  
    `IT]ZAem`/  
    >>simplify(diff(S3))   GglGFXOL-  
    nx{MUN7  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   wKKQAM6P1  
    xZA.<Yd^r  
    2.2积分   1>Q4&1Vn  
    0+e  
    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 sLUOs]cj  
    +QNsI2t;r  
    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:   a |#TnSk  
    54=*vokX_  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   I-#7Oq:Np  
    sou~m,#  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   AEkjyh\  
    4w)>}  
    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   SP/'4m  
    G"w [>m  
    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   kc(m.k!|f\  
    [+Fajo;0  
    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   b~r:<:;  
    @JGFG+J}  
    我们示范几个例子:   huW,kk<]y  
    p6V#!5Q  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   %z=:P{0UQ  
    Wf^ sl  
    >>S2 = 'sin(a)';   V0BT./ B\<  
    )K$YL='kX  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   Q-rG~O9-  
    zw+RDo  
    >>int(S1)   XRO(p`OE-  
    b b.UtoPz  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   RMiDV^.u`  
    1wFW&|>1  
    >>int(S2)   ="v`W'Pd  
    ;|0P\3  
    ans= -cos(a)   qoOwR[NDcq  
    ul#y'iY]  
    >>int(S3)   ptrwZ8'  
    a"X h  
    ans= 2/3*x^(3/2)   x;<0Gg~jB  
    3&CV!+z  
    >>int(S3,'a','b')   '%wSs,HD  
    ar#73f  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   Hqs!L`oW)  
    Rk7F;2  
    >>int(S3,0.5,0.6)     ^lt2,x   
    ^ghYi|kQq  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   yo/;@}g}  
    =yz"xWH  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   }Nd1'BVf  
    G%FZTA6a  
    ans= 0.0741   w%s];EE  
    v/9DD%An  
    2.3求解常微分方程式   <D3mt Q  
    r7oFG!.?  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     tsL ; wT_  
    5a'`%b{{  
    condition则为初始条件。       ^3BPOK[*gB  
    B{R[z%Y  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       B}[f]8jrM  
    |Q%P4S"B?  
    y'=3x2, y(2)=0.5     ah hl  
    C#nT@;VO5  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25        5{oc  
    v@tEHRadz  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     U 7.kYu  
    @fYVlHT%E  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       51b%uz  
    E I(e3  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       "WuUMt  
    P%lD9<jED  
    ans= x^3-7.500000000000000       9D+k71"+  
    \OtreYi  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       c0'ryS_Z9  
    0t%]z!  
    j :B/ FL  
    e)n ,Y  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       5RN!"YLI3  
    n 5R9<A^  
    ans= atan(x^2+1)     #p@GhI!6  
    ioD8-  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       I2WP/  
    / Qd` ?  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     } LS8q  
    fMg9h9U  
    pQBn8H|Y  
    (Fon!_$:  
    2.4非线性方程式的实根   /]3[|  
    gAWi&  
        要求任一方程式的根有三步骤:     *lvADW5e  
    uAeo&|&  
        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, &&9 |;0 <  
    wDh]vH[  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   ,{HQKHg  
    p"p~Bx  
        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」。   (cOe*>L;  
    d<7b<f"~  
        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。   m%`YAD@2z  
    (T#$0RFq  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。    RbTGAA  
    GNMOHqg4  
        例一、方程式为   O|,9EOrP  
    i`2SebDj'w  
        sin(x)=0   ;7z6B|8  
    +Pb:<WT}%  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   W:]2T p  
    HK/WO jr  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   E+O{^C=  
    PiKP.  
      r=3.1416   8l5>t  
    Pj <U|\-?  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   uKP4ur@1  
    uL/wV~g  
    r = 6.2832   71R,R,  
    ce\d35x!  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   qX-ptsQ  
    4n1g4c-   
    >> x=linspace(-2,3);   b!@PS$BTxq  
    d#0:U Y%~  
    >> y=humps(x);   4tZ*%!I'  
    adP  :{j  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 UA8hYWRP  
    Mqd'XU0L  
       z)^|.  
    xUdGSr50  
    T"z<D+ pN  
    ~|} ]  
    U S ALoe  
    +Umsr  
    |X8?B =  
    T%eBgseS  
    C>+n>bH]L  
    4]U=Y>\Sr  
    _U^[h!  
       [nO3%7t@  
    v@Uk% O/  
    >> r=fzero('humps',1.2)   " !EnQB=  
    $os]$5(  
    r = 1.2995   q~R8<G%YK  
    Vn^GJ'^  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   ;-Yvi,sS+  
    ,- AF8BP  
        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:   Da(k>vR@4  
    z{L'7  
    % m-function, f_1.m   <!sLf z?  
    +06{5-,  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   srv4kodj  
    05LkLB  
    y=x.^3-2*x-5;   #%;Uh  
    1jg* DQ7L  
    >> x=linspace(-2,3);   2&4nf/sE  
    t<8)h8eW  
    >> y=f_1(x);   ST?{H SCz  
    xQFY/Z  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   7\ _MA!:<  
    dS6 $  
       RTc@`m3 M  
    ^!\1q<@n  
    dC({B3#e{  
    zIrOMh  
    A'jvm@DvQI  
    OeqKKVuQ  
    \V$qAfP)  
    T>B'T3or  
    =VD],R)  
    O-V|=t  
    D -tRy~}  
    +c~&o83[  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   BXYHJ  
    w#b@6d  
    r = 2.0946   f5V-;  
    ./F:]/Mt  
    >> p=[1 0 -2 -5]   PMytk`<`zw  
    L/ 7AGR|;C  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   t%Jk3W/f  
    ,'s }g,L  
    r =   SI!A?34  
    gQPw+0w  
    2.0946   %hSQ\T<8[o  
    sE[`x^1'8  
    -1.0473 + 1.1359i   <Z%=lwtX  
    qzZ/%{Ak  
    -1.0473 - 1.1359i   3>h2 W  
    R/oi6EKv  
    2.5线性代数方程(组)求解 G(7%*@SX  
    lbAhP+B  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   Z^|N]Ej  
    ~$u9  
         AX=B   tDRR3=9pX  
    *S}@DoXS  
    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   =^KgNQ   
    8* A%k1+  
    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。   !i"zM}  
    M.Yp'Av  
        如果将原方程式改写成 XA=B   *a Z1 4  
    yJI~{VmU7  
    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   R;!,(l  
    BEOPZ[Q|c  
        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。   "9_$7.q<y  
    7 FE36Ub9  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。    i"<W6  
    PuJ3#H T  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   Z[nHo'  
    n[Q(q[ULV  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   q\@Zf}  
    3Z?ornS  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   rQ.zqr  
    &G"s !:  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   |`o|;A]  
    MDF_Xr-hZ  
    X = % 注意X为行向量   |*c1S -#  
     @/s|<*  
    -2   j,i9,oF6]  
     v%:deaF  
    5   z6R|1L 1  
    h r];!.Fv  
    6   {IgH0+z  
    _bCAZa&&  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   +;~N; BT  
    (vG*)a  
    C = % C=B   2p&$bf t  
    @%,~5{Ir  
    10   r.e K;  
    uA#K59E+  
    5   |<u+Xi ~  
    m8L *LB  
    -1   vL@<l^`$0  
    gHPJiiCv  
    >> A=A'; % 将A先做转置   (}39f  
    a>OYJe  
    >> B=[10 5 -1];   Br!;Ac&N  
    <mFDC?j  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   YD[HBF)~j  
    +E</A:|}S  
    X = % 注意X为列向量   ;}SGJ7  
    AJ}FHym_ZQ  
    10  5  -1   GY%5N= u  
    :XhF:c[.:  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
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    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
    离线fgh1106
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? (W h)Ov"  
    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