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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   ~&\ f|%  
    `h}q Eo`  
    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:   7bxA]s{m  
    "O8gJ0e  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   %4 \OPw&  
    B\g]({E  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   yL;M"L  
    nC {K$  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   ^-FRTC  
    CF|]e:  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   DO7W}WU  
    ,G#.BLH cX  
        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。   T0)"1D<l  
    y8VpFa  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   eMRar<)+#*  
    c*d 9'}E  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   _2btfY1U  
    10#oG{ 9  
    >>S2 = 'sin(a)';   :S$l"wrh\  
    Pmi#TW3X  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   %p&k5:4<"#  
    ]nhr+;of/-  
    >>diff(S1)   kj+#Tn F-  
    (;. AS  
    ans=18*x^2-8*x+b   `>DP,D)w(  
    Oi"a:bCU  
    >>diff(S1,2)   {{C`mgC  
    7VK}Dy/Vvn  
    ans= 36*x-8   c:83LZ  
    -/ ]W+[  
    >>diff(S1,'b')   nN$Y(2ZN  
    XW JwJ  
    ans= x   ]a2W e`  
    xoB},Xl$D  
    >>diff(S2)   #S%Q*k<hw  
    (wc03,K^  
    ans=   Ld^GV   
    QZ `tNq :/  
    cos(a)   }AZc8o-  
    1>Q{Gs^  
    >>diff(S3)   $4jell  
    U $Qv>7  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   7=@jARW&  
    I *c;H I  
    >>simplify(diff(S3))   wOB azWa   
    {%w!@-  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   b'zR 9V  
    ZxGP/D  
    2.2积分   y{q*s8NY  
    elG;jB  
    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 M>jtFP <S  
    W"L&fV+3  
    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:   hO{cvHy`  
    ~-a'v!  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   W:i?t8y\y  
    k\Q ,h75  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   >-E<n8  
    $o@R^sJ  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   \qsw"B*tv`  
     TIy&&_p  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   m?s}QGSka  
    U=bEA1*@0  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   W;?(,xx  
    _<ut)G^9  
    我们示范几个例子:   %}2@rLP  
    4 !`bZ`_Bw  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   wx=0'T-[  
    \EoX8b}$b0  
    >>S2 = 'sin(a)';   GC8}X;((Y  
    {Hr$wa~  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   v"+k~:t*  
    ]L2Oz  
    >>int(S1)   QD{:vG g  
    o/ [  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   8GJdRL(  
    Kex[ >L10G  
    >>int(S2)   xChI ,~i  
    QbYc[8-[  
    ans= -cos(a)   F{k+7Ftc  
    h%d^Gq~  
    >>int(S3)   i5hD#  
    fYebB7Pv  
    ans= 2/3*x^(3/2)   ~ aZedQc  
    <<MjC5  
    >>int(S3,'a','b')   tXF]t   
    jW*1E *"  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   B1N)9%  
    4dH}g~[P9  
    >>int(S3,0.5,0.6)     m$>iS@R  
    8YY|;\F)J~  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   HU B|bKy  
    /I&wj^   
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   V6iL5&  
    >L((2wfiN  
    ans= 0.0741   @-.? B  
    mkvvNm3  
    2.3求解常微分方程式   Ex@`O+  
    y_F}s9wj  
       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'' ,     -237Lx$/  
    #*q2d  
    condition则为初始条件。       .R 44$F  
    A3P9.mur  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       'TN)Lb*  
    zLjgCS<7  
    y'=3x2, y(2)=0.5     t7#lsd`_  
    vTr34n  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       ;##]G=%  
    8 ?TKN~ja  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     J$uM 03  
    Dxx;v.$  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       <2Y0{ 8)  
    7u11&(Lz  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       s(@h 2:j  
    v<rF'D2  
    ans= x^3-7.500000000000000       +KK$0pL  
    _ P ,@  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       jThbeY[  
    ,^T]UHRO  
     o sdOw8  
    $7gB_o$zz  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       Unl?fXI  
    "|LQK0q3  
    ans= atan(x^2+1)     <Q`&o@I  
    2JO-0j.  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       a4GWuozl  
    #0 y <a:}R  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     SPy3~Db-o  
    ?#[)C=p]z  
    &/F_*=VE  
    4^Qi2[w  
    2.4非线性方程式的实根   y,C!9l  
    mVf.sA8  
        要求任一方程式的根有三步骤:     8Pmwzpk02  
    N_'+B+U?  
        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, f'/ KMe%<  
    }0eg{{g8  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   '"O&J}s;  
    sWxK~Yg  
        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」。   [!+D <Y  
    Lo3-X  
        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。   W7e4pR?w  
    jPwef##~7  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   D$pj#  
    >q|Q-I~gs  
        例一、方程式为   OD4W}Y.  
    ?MZ:_'2p  
        sin(x)=0   <c%n?QK{  
    v5Y@O|i#  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   *FPg#a+  
    _"f<Ol[!  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   Baq ~}B<  
    uB+9dQ  
      r=3.1416   R 7K  
    wixD\t59X  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   O)<r>vqe}  
    Yf (im  
    r = 6.2832   Z[;#|$J  
    ZQLB`n @  
        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:   d=n h  
    sMJ#<w}Q  
    >> x=linspace(-2,3);   m^0A?jBrR  
     z\$;'  
    >> y=humps(x);   W:B}u\)C  
    ]L]T>~X`  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 32KR--mn%  
    KZ\dB;W< |  
       S~&\o\"5  
    =tq7z =k  
    "gg(tp45  
    N l|^o{#  
    J[+Tj @n'  
    Jk~UEqr+  
    &Q+]t"OA!  
    lxOqs:b  
    =#'+"+lQ }  
    V<W02\Hs  
    !h/dZ`#  
       h9Z[z73_a  
    Zih5/I  
    >> r=fzero('humps',1.2)   VVN # $  
    Ei~]iZ}  
    r = 1.2995   0$?qoS  
    `E%(pjG  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   3Pa3f >}-  
    a[JZ5D  
        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:   }{#7Z8   
    :7k`R6 2{  
    % m-function, f_1.m   &08 Tns"  
    A ' )(SGSc  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   !r2}59 J  
    Lqq*Nr  
    y=x.^3-2*x-5;   M3PVixli3  
    !yk7HaP  
    >> x=linspace(-2,3);   +}\29@{W  
    8|Q4-VK<!  
    >> y=f_1(x);   ;]"n?uo  
    >pa\n9=Q^  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   y8}"DfU.  
    l#|J rU!  
       V3%Krn1'  
    ;7)OSGR  
    UzN8G$92qF  
    W|~q<},j  
    XuA0.b%  
    pO5v*oONz+  
    e$x4Ux7*"  
    tvK rc  
    7kOE/>P?  
    #Xj;f^}/  
    y K=S!7p\  
    J~fuW?a]r  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   +0SW ?#%  
    -.^=Z!=M  
    r = 2.0946   6{lG1\o  
    z`;&bg\8  
    >> p=[1 0 -2 -5]   `s#sE.=o  
    G)4 ZK#wz  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   j #4+-  
    (xjqB{U  
    r =   K%kXS  
    J,.j_ii`!  
    2.0946   i=x.tsJ:hB  
    AfuXu@UZ_/  
    -1.0473 + 1.1359i   c&0;wgieg  
    ]L[JS^#7  
    -1.0473 - 1.1359i   fpI; `s  
    Ax :3}  
    2.5线性代数方程(组)求解 5~v(AB(x  
    rDK;6H:u{  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   A!Knp=Gw  
    H^]Nmd8Q)  
         AX=B   0EcC  
    1kbT@  
    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   "``W6W-(  
    !5yRWMO9X~  
    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。   dcV,_  
    ]Y?{$M G  
        如果将原方程式改写成 XA=B   \9[NH/.Z{  
    j;$6F/g  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   l{M;PaJ`}  
    c13vEn!c  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   u^j8 XOT  
    '-$))AdD  
        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)。   OL,/-;z6  
    6M O|s1zk  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   D!l [3  
    JUe K"|fA  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   <XkkYI(  
    U-wq- GT  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   [q0_7  
    lQ=&jkw  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   lGD%R'}  
    HPu/. oE  
    X = % 注意X为行向量   z v L>(R  
    X|lElN  
    -2   uzzWZ9Tv  
    =;'ope(?S  
    5   Tx|SAa=V  
    &KOG[tv  
    6   1]D/3!  
    kxr6sO~  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   XwHu:v'=  
    Z`SWZ<  
    C = % C=B   Fy4<  
    t  z +  
    10   &;r'{$  
    2|T|K?R^  
    5   _rWM]  
    mMD$X[:  
    -1   X\c1q4oB[  
    <Y}"D Yt  
    >> A=A'; % 将A先做转置   r?Zy-yQ  
    Qwp\)jVi  
    >> B=[10 5 -1];   MHpL$g=5_  
    gLXvw]  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   hB2s$QS  
    pAUfG^v  
    X = % 注意X为列向量   6.`}&E  
    kB$,1J$q  
    10  5  -1   $~w@0Yl  
    xy-$v   
    >> 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
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? ]B[/sqf  
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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