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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   y\S7oD(OR  
    MV/~Rmd.  
    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:   eY(usK  
    "yz\p,  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   R_ 1C+  
    Gz6GU.IyQy  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   ?X9 =4Z~w  
    $@Ay0GEI"  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   LNN:GD)>  
    hL3,/^;E,  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   SQ Fey~  
    $3[cBX.=  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   r2](~&i2  
    h#n8mtt&i  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   L$Leo6<3a  
    6m.Ku13;  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   EU@mrm?  
    x@Y2jM  
    >>S2 = 'sin(a)';   jF3!}*7,  
    QlS5B.h,  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   |be r:1  
    b$ x"&&   
    >>diff(S1)   *M|\B|A.  
     g_>ZE  
    ans=18*x^2-8*x+b   !Q(xOc9>Ug  
    vl5n%m H>^  
    >>diff(S1,2)   cV{ZD q  
    {''|iwLr  
    ans= 36*x-8   O9|'8"AF  
    VA%"IAl  
    >>diff(S1,'b')   #LN I&5  
    E?XCL8NC  
    ans= x   _M&.kha  
    6oP{P_Pxi  
    >>diff(S2)   {IMzR'PN  
    ]v{fFmL  
    ans=   . ?p}:  
     i) 2))C  
    cos(a)   4{DeF@@  
    ?:?4rIZ<  
    >>diff(S3)   Z0=m:h  
    gr 5]5u  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   )KqR8UO  
    X?6h>%) k  
    >>simplify(diff(S3))   y^AA#kk  
    Xo@YTol  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   VDTY<= Q  
    ~& 5&s  
    2.2积分   RGO:p]t|  
    ^@Qi&g`lr?  
    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 <!9fJFE  
    e9W7ke E*  
    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:   mbBRuPEa=u  
    l;BX\S  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   LO]6Xd"  
    qP"JNswI_  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   B"PHJj  
    ~RXpz-Ye  
    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   8'lhp2#h  
    ]VWfdG  
    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   x~;EH6$5'/  
    z`/.v&<>V  
    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   @E}X-r.^f  
    `XxG"k\/S  
    我们示范几个例子:   $a^isd4  
    .gN$N=7<  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   EyPJvs  
    5!ubY 6Ph  
    >>S2 = 'sin(a)';   e5ru:#P.p  
    ;a#*|vx  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   p%"yBpSK  
    DAnb.0  
    >>int(S1)    |.C    
    )@qup _M@  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   }{8Fo4/  
    # \; >8  
    >>int(S2)   ^MT9n  
    `OP>(bU0  
    ans= -cos(a)   )M'UASB;8  
    kV ,G,wo  
    >>int(S3)   m*!f%}T  
    @vQa\|j  
    ans= 2/3*x^(3/2)   cVay=5].  
    _;:rkC fj  
    >>int(S3,'a','b')   WE[m@K[CR  
    kwHqvO!G  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   MdH97L)L.0  
    tKZ&1E  
    >>int(S3,0.5,0.6)      gt_X AH  
    XocsSs  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   |= cCv_y  
    VD24X  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   NQC3!=pQ}Y  
    n}A?jOSAe  
    ans= 0.0741   T|@#w%c''  
    r!$'!lCR  
    2.3求解常微分方程式   q[G/}  
    )4ilCS&  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     e3eVvl5]  
    W7L+8LU;  
    condition则为初始条件。       j u*fyt  
    Ad;S=h8:  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       Iy S"  
    .Z=Ce!  
    y'=3x2, y(2)=0.5     BR36}iS;V  
    {/d4PI7)tK  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       dk_,YU'z  
    yGvDn' m  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     hCM8/Vvx6  
    dTN$y\   
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       PK6*}y  
    x _==Ss  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       ?MC(}dF0  
    5VR.o!h3I  
    ans= x^3-7.500000000000000       aDL)|>"Q  
    rH_Jh}Y  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       yGiP[d|tRc  
    k6Ihc?HL  
    TMJ9~"IO  
    ZXsYn  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       7DtIVMiK  
    X9fNGM1  
    ans= atan(x^2+1)     G#H9g PY  
    z)lM2x>|*  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       ImIqD&a-h  
    ^qxdmMp)l  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     m0A#6=<  
    H9RGU~q4s[  
    k-"<{V  
    Y4#y34 We  
    2.4非线性方程式的实根   {A|bBg1!  
    $$JIBf8  
        要求任一方程式的根有三步骤:     vsKl#R B  
    g96T*T  
        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, 3AURzU  
    &Y1`?1;nw  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   P,i"&9 8  
    &hayR_F9  
        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」。   0G5'Y;8  
    y%4 Gp  
        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。   2H[ ; v+  
    q] ^,vei  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   k6@b|  
    Z>8eD|m%2  
        例一、方程式为   F>N+<Z  
    Z_FNIM0f  
        sin(x)=0   XaW4C-D&  
    .Gh%p`<  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   &5u BNpH  
    Gn59 yG!4  
    >> 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   ibJl;sJ  
    P@gt di(Q  
      r=3.1416   lEHwZ<je  
    wcZbmJ:  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   I!0JG`&  
    p1D()-  
    r = 6.2832   ==N` !+  
    D`Gt  
        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:   lkA^\ +Ct  
    R2 lXTW*  
    >> x=linspace(-2,3);   K\P!a@>1  
    q#N R32byF  
    >> y=humps(x);   ?*H9-2W@  
    D{p5/#|r  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 ;i\C]*  
    "Sjr_! u  
       CWi8Fv  
     (#o t^  
    ;/'|WLI9  
    QHzgy?  
    FXahZW~Ol  
    5 y   
    F;u_7OM  
    zA s&%OjG  
    )eYDQA>J  
    5ZK&fKeCF  
    p@ygne 4  
       )KY:m |Z  
    m'x;,xfY&F  
    >> r=fzero('humps',1.2)   |]W2EV ,b  
    }ptMjT{9  
    r = 1.2995   .9h)bf+  
    !][F  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   {)@D`{$  
    gnLn7?  
        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:   +=eR%|!@  
    zizk7<?L .  
    % m-function, f_1.m   [2 zt ^  
    {38\vX,I(w  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   y=aV=qD  
    7I}P*%(f  
    y=x.^3-2*x-5;   "DQ'C%sL9  
    |P~;C6sf  
    >> x=linspace(-2,3);   SfB8!V|;  
    S1b Au <  
    >> y=f_1(x);   @dgH50o[  
    OBOwz4<  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   _xrwu;o0}  
    Y3',"  
       *:hy Y!x  
    B,vOsa"x6`  
    t6lE#<xZV;  
    B4g8 ~f  
    [}2Z/   
    TDNf)Mm  
    #E$X ,[ZFo  
    ]@ M5_%p  
    6f)2F< 7  
    @T:fa J5\'  
    K84^ Oq  
    9&Ne+MY^%  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   SO{p;g  
    g(hOg~S\E  
    r = 2.0946   DN8}gl VxV  
    z[nS$]u  
    >> p=[1 0 -2 -5]   h7yqk4'Lq  
    sZhM a>  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   iL]'y\?lv  
    06 mlj6hV  
    r =   e8P-k3a"5:  
    gfa[4 z  
    2.0946   q]% T:A=  
    #8h ;Bj  
    -1.0473 + 1.1359i   v?:: |{  
    ?1I GYyu!  
    -1.0473 - 1.1359i   Di5(9]o2  
    OJO!FH)  
    2.5线性代数方程(组)求解 {b)~V3rsY  
    O4iC]5@  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   s!+ pL|  
    e Y$qV}  
         AX=B   ~I=Y{iM  
    0?DC00O  
    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   K^l:MxO-X  
    /t%u"dP"T~  
    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。   ,)FdRRj  
    ^jE8+h  
        如果将原方程式改写成 XA=B   ;#/@+4@a&  
    tY|8s]{2  
    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   GW^,g@%C  
    DKL@wr}8  
        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。   YB(Gk;]  
    hT g<*  
        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)。   YDJ4c;37  
    &a0r%L()X  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   'tgKe!-@  
    6IcNZ!j98  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   u{<"NR h  
    }_'IE1bA  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   (!L5-8O  
    :mppv8bh  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   Jju#iwb  
    \nNXxTxX!  
    X = % 注意X为行向量   K>Fqf +_  
    n/d`qS  
    -2   g=L]S-e  
    V9yl4q-bL  
    5   -Apc$0ZsN  
    hwYQGtjF  
    6   d*8 $>GA  
    OR1DYHHT/1  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   ZUm?*.g\^  
    B!]2Se2G  
    C = % C=B   *|.0Myjo  
    >SF Uy\3  
    10   I=)hWC/  
    p9!"O  
    5   5 |0,X<&  
    yOU(2"8p  
    -1   7cP@jj  
    r|Z3$J{^"  
    >> A=A'; % 将A先做转置   Qj{8?lew  
    !^#jwRpeN  
    >> B=[10 5 -1];   1@48BN8cm'  
    z /KK)u(q  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   GYxM0~:$k  
    v4,h&JLt  
    X = % 注意X为列向量   5@IB39  
    H(c72]@Vg  
    10  5  -1   GE;e]Jkjn  
    ?liK\C2Z<  
    >> 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
    离线fgh1106
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? j1_ @qns{  
    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