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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   F7p`zf@O]  
    /Wjf"dG}  
    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:   m[5ed1+  
    lZ+ 1 A0e  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   WsM/-P1Y  
    TI'~K}Te  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   kr ?`GQm  
    KueI*\ p  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   (w'k\y  
    =2wy;@f  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   atFu KYI  
    (i'wa6[E8  
        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。   4p&SlJ  
    "jl`FAu)q  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   H~qY7t  
    RK]."m0c~#  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   TLzcQ|  
    *Oe;JqQkK  
    >>S2 = 'sin(a)';   {' |yb  
    \=g%W^i  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   7W#9ki1  
    !FnH;  
    >>diff(S1)   M8lR#2n|  
    zPoIs @  
    ans=18*x^2-8*x+b   7<ES&ls_  
    !NOvKC!  
    >>diff(S1,2)   jZY9Lx8o  
    (3G]-  
    ans= 36*x-8   7~q'3 N  
    \E<)B#  
    >>diff(S1,'b')   w4+bzdZ  
    6{I5 23g  
    ans= x   0ID 8L [  
    pKSVT  
    >>diff(S2)   dQFx]p3L  
    WS0RvBvb  
    ans=   eVWnD,'  
    Ih95&HsdC  
    cos(a)   5G=CvGu  
    bs mnh_YRj  
    >>diff(S3)   0?j+d8*  
    3'6>zp  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   ',* 6vbII  
    {4{ACp  
    >>simplify(diff(S3))   \*w*Q(&3  
    |3g:q  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   7QRtNYo#\  
    UkL'h&J~  
    2.2积分   Hca)5$yL  
    /T*]RO4%>]  
    int函数用以演算一函数的积分项, 这个函数要找出一符号式 F 使得diff(F)=f。如果积 j:,*Liz  
    m5LP~Gb  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   _hLM\L  
    ni]gS0/  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   .Isg1qrC  
    ZA ii"F  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   zn3i2MWS  
    U07n7`2w  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   .|{*.YE  
    ,[^P  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   rq6(^I  
    i@_|18F]`  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   g!%csf  
    Ph.$]yQCc]  
    我们示范几个例子:   rYq8OZLi  
    GYv2 ^IB:  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   U1rh[A>  
    gy<pN?Mw  
    >>S2 = 'sin(a)';   <  v_?}  
    e$tKKcj0T  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   5NeEDY 2%#  
    W~Mj6c~S"  
    >>int(S1)   qx53,^2  
    nS'0i&<{1  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   -i @!{ ?  
    %-T]!3"n  
    >>int(S2)   E( *$wD  
    BbiBtU  
    ans= -cos(a)   o,Ew7~u  
    J/wot,j^  
    >>int(S3)   2@ACmh  
    WE`Y!  
    ans= 2/3*x^(3/2)   #\4uu  
    4y21v|(9  
    >>int(S3,'a','b')   kG,6;aVZ8  
    F/RV{} 17E  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   h.~S^uKi*  
    JYKA@sZHe  
    >>int(S3,0.5,0.6)     (g~&$&pa  
    tp*AA@~  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   h+ELtf  
    ;Cyt2]F  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   S]{K^Q),  
    eVbHPu4  
    ans= 0.0741   :fpYraBM  
    Te!q(;L`4  
    2.3求解常微分方程式   R0\E?9P  
    S <|e/![@  
       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'' ,     S| !U=&  
    t91v%L   
    condition则为初始条件。       "vjz $.  
     i)8,u  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ZZFa<AK4  
    cy/;qd+!M  
    y'=3x2, y(2)=0.5     `<Zp!Hl(j  
    Ge[N5N>  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       m]Z& .,bA  
    P*R`3Y,  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     0$/wH#f  
    x8gUP  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       o& $Fc8bH  
    OYNs1yB  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       UG48g}  
    A'6>"=ziP  
    ans= x^3-7.500000000000000       ^^)D!I"cA,  
    }r*t V)  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       `2d,=.X  
    0 Co_,"  
    ~n|*-rca  
    eA#J7=eC  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       d^WVWk K  
    fkyj&M/  
    ans= atan(x^2+1)     O^4:4tRpt  
    f(7 /  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       )iluu1,o  
    p?=rQte([  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     (PE"_80Z  
    +;pdG[N  
    }O5c.3  
    x>;! `}x  
    2.4非线性方程式的实根   |z Gwt Z  
    Nx;U]O6A  
        要求任一方程式的根有三步骤:     xhj A!\DS  
    lySeq^y?Q  
        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, $ ;~G  
    qA#!3<  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   4U~[ 8U}g  
    *>9#a0cp  
        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」。   r2qxi'  
    B@=+Fg DD  
        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。   [^P25K  
    b,$H!V *  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   D#1'#di*t  
    {1>V~e8t  
        例一、方程式为   =Qp~@k=2  
    a(NN%'fDD  
        sin(x)=0   h~urZXD<  
    T`Sp!  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   O (<Wn-  
    b`PAOQ  
    >> 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   j^"Z^TEBT  
    IO/2iSbW  
      r=3.1416   @]Aul9.h  
    {Fta4D_1N  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   LwZBM#_g  
    ,Si\ky7L  
    r = 6.2832   ` Cdk b5  
    kb Fr  
        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:   w6'o<=  
    >w9fFm!Q  
    >> x=linspace(-2,3);   LL7a 20  
    ~Wm`SIV  
    >> y=humps(x);   ;m,lS_[c  
    $C##S@  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 xYtY}?!"  
    tMad 2,:  
       .1XZ9M  
    <fCgU&  
    jW}n6w5  
    p)(mF"\8=  
    KN'l/9.  
    `Yn^ -W  
    )Mx[;IwE  
    n6ETWjP  
    HIcx "y  
    >&f .^p  
    R|Z$aHQ  
       7v}4 Pl,$4  
    .Kv>*__-Q  
    >> r=fzero('humps',1.2)   #r `hK)  
    {d.`0v9h  
    r = 1.2995   /tikLJ  
    OY*BVJ^  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   @] 1E~  
    wO@b=1j  
        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:   @tdX=\[~  
    f#pT6  
    % m-function, f_1.m   e!URj\*  
    .7ESPr  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   mHE4Es0  
    s1<_=sfnT  
    y=x.^3-2*x-5;   6A7UW7/  
    #IDDKUE  
    >> x=linspace(-2,3);   [Qa0uM#SU  
    KW+ps16~  
    >> y=f_1(x);   MeW8aL r  
    j wlmWO6  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   JAj<*TB.%  
    f(=yC} si  
       M@UkXA}  
    ^QTl (L  
    'D#}ce)s#  
    XL_X0(AKf  
    H6 ( ~6Bp5  
    +?zyFb]Km  
    L,of@>  
    Pk T&zSQA  
    L;I .6<K.  
    G1  %c<1Y  
    #dE#w#=r  
    ,Ej2]iO\7  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   8)&yjY  
    =\e}fyuK  
    r = 2.0946   Y=sRVypJ  
     HUr;ysw  
    >> p=[1 0 -2 -5]   TD].*9  
    FjRJSMwO,  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   (P~Jzp9u  
    z[b,:G  
    r =   B++.tQ=X.  
    z{bMW^F  
    2.0946   2/sD#vC  
    9Gfm?.O5  
    -1.0473 + 1.1359i   ,WR$xi.j  
    h`Vb#5 ik  
    -1.0473 - 1.1359i   @4^5C-  
    <.CO{L\e  
    2.5线性代数方程(组)求解 }]>[FW  
    $TU=^W)X  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   90|p]I%  
    %h=)>5-T  
         AX=B   ZD/>L/  
    " E72j.  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   :k6|-A2  
    fc._*y#AS  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   TyD*m$`y  
    h#@l'Cye  
        如果将原方程式改写成 XA=B   8 Mp2MZ*p  
    ,w; ~R4x  
    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   iN8?~T}w  
    ^_9 ^iL  
        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。   qe 4hNFq  
    OYzt>hdH  
        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)。   iC?s`c0B  
    1 >jG*tr  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   2!\y0*}K  
    m8n!<_NFt(  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   H/Cv?GJF  
    3H%R`ha  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   lyI rO"o  
    {S%)GvrT  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   Ziu f<X{  
    \#1!qeF  
    X = % 注意X为行向量   6[$kEKOY=  
    `IOp*8  
    -2   NLyvi,svS  
    ;38W41d{  
    5   %1gJOV  
    2FD[D `n]f  
    6   pP68jL  
    @ v/%^  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   m?'5*\(ST  
    ehtiu!Vk  
    C = % C=B   ogs9obbZ!  
    [6V'UI6  
    10   (9';zw   
    Qc;`n ck  
    5   8R`@edj>  
    0 !9vGs  
    -1   9<kKno  
    , M/-lW  
    >> A=A'; % 将A先做转置   K_{x y#H  
    Fly@"W4a  
    >> B=[10 5 -1];   0(Y$xg  
    to[EA6J8l  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   SOb17:o3|  
    FRF3V>  
    X = % 注意X为列向量   PtO-%I<N  
    Vm'ReH  
    10  5  -1   $} TqBBe   
    TUJ]u2J8?  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
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    离线wanghong74
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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? p]!,Bo ZL  
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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