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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   3'.@aMA@  
    B,\VLX  
    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:   i*=~m O8E  
    RKP, w %  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   J[<Zy^"Y;  
    ]P3m=/w  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   44} 5o  
    _nqnO8^IG4  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   d#v@NuO6 h  
    o*H U^  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   i3,.E]/wX@  
    d[_26.  
        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。   dLp1l2h!0  
    &MSU<S?1  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   {[2o  
    5z_d$.CIc  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   ~gpxK{  
    e>z"{ u(F0  
    >>S2 = 'sin(a)';   ^0.8-RT  
    a6LL]_&g  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   2'@m'4-N  
    V^,gpTyv*  
    >>diff(S1)   S[K5ofV  
    uHI(-!O  
    ans=18*x^2-8*x+b   G[mqLI{q  
    $/M-@3wro  
    >>diff(S1,2)   - UkK$wP5  
    fLe~X!#HF  
    ans= 36*x-8   C{bxPILw  
    {J==y;dK  
    >>diff(S1,'b')   fc+-/!v  
    +fk*c[FG  
    ans= x   Jb"FY:/Qv+  
    =R=V  
    >>diff(S2)   x/O;8^b  
    K+`GVmD  
    ans=   ~3:VM_  
    zufphS|  
    cos(a)   <2)AbI+3  
    zgGysjV  
    >>diff(S3)   r)|~Rs!y,  
    4fKvB@O@.  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   uU 7 <8G  
    %k#+nad  
    >>simplify(diff(S3))   iL;V5|(sb  
    j~N*TXkC  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   ATkd#k%S  
    lBfthLBa  
    2.2积分   dT0W8oL  
    r^ Dm|^f#  
    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 QDn_`c  
    zls^JTE  
    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:   pX_  
    M Z"V\6T]  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   !kSemDC  
    g!~SHW)l  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   vNw(hT5750  
    J920A^)j!  
    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   '^)'q\v'k  
    =CFjG)L  
    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   9YI@c_1 Q  
    'f{13-# X@  
    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   X}Q4;='C-  
    ^P9mJ:  
    我们示范几个例子:   C)U4Fr ?E:  
    ,&,%B|gT]  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   h^(U:M=A  
    `e ZDG  
    >>S2 = 'sin(a)';   ) r.Wge  
    ;:=j{,&dl[  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   _qE9]mU  
    %/3+:}@G  
    >>int(S1)   G T~rr*X  
    B5 /8LEWw  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   jP<6J(  
    +(DzE H |  
    >>int(S2)   3YLK?X8  
    Ct `)R  
    ans= -cos(a)   )s>|;K{  
    oL~1M=r  
    >>int(S3)   ,IhQ%)l  
    UhJS=YvT  
    ans= 2/3*x^(3/2)   _kBmKE  
    Mc c%&j  
    >>int(S3,'a','b')   /HUT6B  
    }uMu8)Q  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   w(bvs&`{uC  
    J <z ^C  
    >>int(S3,0.5,0.6)     U>kaQ54/  
    U`) " ;WN  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   }*J04o$oI  
    NCg("n,jx  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   iJh{ ,0))g  
    Gd C=>\]  
    ans= 0.0741   @wD#+Oz  
    hD#Mhy5h  
    2.3求解常微分方程式   w)<.v+u.Y  
    I8i|tQz  
       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'' ,     jA^yUd-  
    -5e8m4*  
    condition则为初始条件。       4%}iKoT   
    V?t*c [  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ,r3`u2)  
    J_+2]X7n  
    y'=3x2, y(2)=0.5     GF@` ~im  
    elM<S3  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       6 [bQ'Ir^8  
    @[FO;4w  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     &iD&C>;pf  
    I5j|\ /Ht  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       [2Y@O7;n I  
    N\s-{7K  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       <b~~X`Z  
    KD\%B5Jy  
    ans= x^3-7.500000000000000       V,zFHXO  
    }x6)}sz7  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       xGOmvn^lQ  
    PQi(Oc  
    >8>s K(S]  
    [#aJ- Uu  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       nCV7(ldmH  
    pQZ`dS\  
    ans= atan(x^2+1)     fM& fqI  
    kN*I_#  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       2ETv H~23  
    0WZd$  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     :V6t5I'_  
    /V/ )A\g  
    0T@axQ[%  
    SPe%9J+  
    2.4非线性方程式的实根   *k&V;?x|wt  
    A]%*ye"NT  
        要求任一方程式的根有三步骤:     >C{8}Lg-.  
    8YPX8d8u  
        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, o]]tH  
    x*j eCD,  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   `p)U6J  
    Qo]qs+  
        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」。   18j>x3tn  
    3:w_49~: ~  
        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。   .i;?8?  
    ]"O* &  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   y9T 5  
    o=zl{tZV  
        例一、方程式为   0}` -<(  
    KAVkYL0  
        sin(x)=0   Vv`94aQTD  
    av'[k<  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   +s7w@  
    .|P :n'  
    >> 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   Om;` "5  
    c<Ud[x.  
      r=3.1416   gLFSZ  
    all2?neK  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   8B "^}y\0  
    k:mW ,s|a  
    r = 6.2832   O#{`Fj`  
    6xr%xk2E  
        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:   @eESKg(,  
    hq&9S{Ep  
    >> x=linspace(-2,3);   -U7,~z  
    Q7zpu/5?  
    >> y=humps(x);   ym` 4v5w  
    AnE] kq u  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 |g !$TUS.  
    >%N,F`^3  
       #N"QTD|i  
    YoK )fh$  
    "ChJR[4@  
    d&ff1(j(  
    (6 RWI#  
    zlkW-rRkR  
    R9K~b^`  
    XQOM6$~,  
    U9\w)D|+eE  
    !X[7m  
    qjg Z  
       (BK_A {5  
    m3(p7Z^Bq  
    >> r=fzero('humps',1.2)   fCX8s(|F  
    "d0D8B7HI@  
    r = 1.2995   s=K?-O  
    tHM0]Gb}  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   EACI>  
    jnM}N:v  
        这个方程式其实是个多项式,我们说明除了用 roots 函数找出它的根外,也可以用这节介绍的方法求根,注意二者的解法及结果有所不同。求根方式如下:   p%#'`*<a_  
    2P=~6(  
    % m-function, f_1.m   {=,I>w]T|W  
    rodqa  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   alsD TQ'  
    z${[Z=  
    y=x.^3-2*x-5;   :/"5x  
    S C}@eA'  
    >> x=linspace(-2,3);   5Z:qU{[  
    m G+=0Rn^  
    >> y=f_1(x);   : Hu {MN\  
    }{&;\^i  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   <LJb,l"  
    U+[ "b-c  
       8WKY 4nkj  
    bFH`wL W  
    >V\^oh)t]t  
    p3T:Y_  
    L7.SH#m  
    7y.iXe!P  
    QTN'yd?WE  
    "];@N!dA  
    _lm^v%J$  
     5IF$M2j  
    @a 7U0$,O#  
    y(^\]-fE  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   Tv 5J  
    P>`|.@  
    r = 2.0946   vWa\8yf  
    BP\6N%HC%&  
    >> p=[1 0 -2 -5]   8 tIy"5  
    _]eyt_  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   dI!/H&`B]  
    )me`Ud  
    r =   y3PrLBTz  
    #k)t.P Q  
    2.0946   P^ <to(|  
    Jz P0D'  
    -1.0473 + 1.1359i   )V_;]9<wt  
    _8\B~;0  
    -1.0473 - 1.1359i   "I9r>=  
    ,]Xn9 W  
    2.5线性代数方程(组)求解 de TD|R  
    OEC/'QOae  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   k*Aee7  
    !aL=R)G&e  
         AX=B   o)R<sT  
    4G XS(  
    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   2Vw2r@S/  
    l@-h.tS  
    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。   $ \o)-3  
    %}XyzGq{  
        如果将原方程式改写成 XA=B   (Q8r2*L  
    `46.!  
    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   t`>Z#=cl\  
    uv^x  
        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。   xH}bX-m  
    DQaE9gmC  
        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)。   @7V~CNB+  
    n1:q:qMR1  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   #VVfHCy  
    gFT lP  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   1X9s\JKQ  
    "^;h'  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   NSH4 @x  
    !]RSG^%s{  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   )?c,&  
    U=U5EdN;  
    X = % 注意X为行向量   TY'61xWi  
    $em'H,*b3  
    -2   ;oDr8a<A  
    9\/oL{  
    5   %H,s~IU  
    W8;!rFW  
    6   2i1xSKRYrD  
    kRBO]  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   =Vazxt@[  
    a(ITv roM/  
    C = % C=B   5Z5x\CcC3  
     KLE)+|  
    10   t8rFn  
    T#*H  
    5   Au}l^&,zN  
    pe\Nwq  
    -1   2CneRKQy  
    7')W+`o8eL  
    >> A=A'; % 将A先做转置   mtn^+*  
    xIC@$GP  
    >> B=[10 5 -1];   pRL:,q\  
    n+te5_F  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   K7K/P{@9[9  
    o[fg:/5)A  
    X = % 注意X为列向量   & d2 `{H  
    Y0A(- "  
    10  5  -1   "J=Cy@SSa  
    ahy6a,)K~  
    >> 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
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? YYYF a  
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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