切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 6896阅读
    • 6回复

    [推荐]MATLAB入门教程-数值分析 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线cc2008
     
    发帖
    1007
    光币
    4416
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2008-10-21
    2.1微分   {aP5Mem  
    >oi`%V  
    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:   cmF&1o3_  
    uc9t0]o=h  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   o@j]yA.5)  
    ^l|{*oj2  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   H%NIdgo}  
    FI++A`  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   K5gh7  
    +@[T0cXp  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   ?#"rI6  
    4hdxqI!y2  
        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。   :4s{?IY)l  
    {pMbkA Q@  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:    f.acH]p  
    (&R /ns~  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   fH? e9E4l  
    aP^,@RrL  
    >>S2 = 'sin(a)';   Y`jvza%  
    t%Hg8oya  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   NfizX!w&  
    I\E`xkbBu  
    >>diff(S1)   1o\P7P Le  
    >aXyi3B  
    ans=18*x^2-8*x+b   U 2am1}  
    8enlF\I8g  
    >>diff(S1,2)   ?t++IEoP  
     nN1\  
    ans= 36*x-8   b,"gBg  
    zu}oeAQc$  
    >>diff(S1,'b')   ! iuDmL  
    - y[nMEE  
    ans= x   P6'Oe|+'  
    DXu915  
    >>diff(S2)   |}s)Wo  
    dPplZ,Y%  
    ans=   .%;`: dtj  
    _u TaN  
    cos(a)   1!_$HA  
    P{j2'gg3  
    >>diff(S3)   #DK@&Gv  
    Xkc y~e  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   )90Q  
    .CGPG,\2  
    >>simplify(diff(S3))   J'c]':U  
    ZDEz&{3U;  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   jMv qKJ(<  
    " &2Kvsz  
    2.2积分   n{sF'n</  
    0Oy.&C T  
    int函数用以演算一函数的积分项, 这个函数要找出一符号式 F 使得diff(F)=f。如果积 }jHS  
    o %GVg  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   2F* spu  
    GaV6h|6_  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   3z7SK Gy  
    ~ 8L]!OQ9=  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   kI7c22OJ  
    ZL/iX~}a'  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   D5lzrpg_e  
    -PXRd)~  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   "Bl ]_YPv  
    n;&08M5an}  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   vbEAd)*S  
    }j<:hD QP  
    我们示范几个例子:   8~*<s5H  
    u5D@,wSNz  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   pG"pvfEl9f  
    k1Z"Qmz  
    >>S2 = 'sin(a)';   Jw13 Wb-  
    Mttt]]  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   `pr$l  
    0u[Vd:()v(  
    >>int(S1)   MLD1%* &0  
    wUb5[m  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   A|jmp~@K)+  
    2to~=/.  
    >>int(S2)   =' %r"_`}  
    ^`M,ju  
    ans= -cos(a)   y04md A6<  
    RcJ.=?I!  
    >>int(S3)   6/{V#.(  
    !O|d,)$q  
    ans= 2/3*x^(3/2)   J,N='~kfh  
    QuFzj`(  
    >>int(S3,'a','b')   k;EG28   
    ,Dh+-}  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   0,a/t jSr  
    scr`] tD  
    >>int(S3,0.5,0.6)     >ZRCM  
    ]QM{aSvXA  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   117`=9F  
    ~x67v+I  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   wXUP%i]i=  
    WFHS8SI  
    ans= 0.0741   >~%!#,C(|U  
    \iN3/J4  
    2.3求解常微分方程式   X8(H#Ef[  
    9gWR djK:  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     S  ^5EG;[  
    <HYK9{Q  
    condition则为初始条件。       Oe#*-  
    j%w}hGW%,  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       =yT3#A~<G  
    %w9/ gD  
    y'=3x2, y(2)=0.5     pTzwyj!SD  
    s,z$Vt"h*K  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       KImBQ2^Tu  
    w_gFN%8  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     4c})LAwd&  
    #:q$sKQ_$  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       &\n<pXQ  
    _ aJo7  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       *U<l$gajq  
    [nSlkl   
    ans= x^3-7.500000000000000       .$o0$`}  
    .8.4!6~@  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       R=7,F6.  
    G 51l_  
    *8I+D>x  
    B|fh 4FNy  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       $m hIX A.  
    &XvSAw+D@  
    ans= atan(x^2+1)     AiF'*!1  
    ejF GeR  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       tVUC@M>'  
    rofGD9f   
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     A'zXbp:%  
    pxGDzU  
    -(oFO'Lbg  
    HpXQ D;  
    2.4非线性方程式的实根   " Y1]6 Zu  
    k vu SE  
        要求任一方程式的根有三步骤:     ^i"~6QYE  
    :m&cm%W]ts  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, xr*%:TwCta  
    SlaHhq3  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   ~10>mg  
    (GCeD-  
        代入适当范围的 x, y(x) 值,将该函数的分布图画出,藉以了解该方程式的「长相」。   W{El^')F  
    ;q"Yz-3  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   9Z[EzKd<~'  
    %&Fsk]T%:  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   hx.ln6=4  
    ^ ,cwm:B@  
        例一、方程式为   xs}3=&c(  
    |_h$}~ ;  
        sin(x)=0   @$*LU:[  
    VG=mA4Dd  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   u4KP;_,m  
    &^7^7:Y=?  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   4Ou5Vp&y  
    S - N [  
      r=3.1416   \jpm   
    2{Johqf  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   K*/X{3J;  
    }x~1w:z Hd  
    r = 6.2832   \/8oua_)  
    Sb|9U8h  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   au;ZAXM|  
    Ovhd%qV;Y  
    >> x=linspace(-2,3);   vVy X[ZZ  
    xb (Cd  
    >> y=humps(x);   @ L=dcO{r  
    qib4DT$v-6  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 \UEO$~Km  
    2R`dyg  
       a W9_[#z5  
    JVe!(L4H  
    + FG Xx  
    + t JEG:  
    X~VJO|k pz  
    sQ aP:@  
    "q]r{0  
    A dL>?SG%  
    [h0.k"&[  
    @s % !R  
    ,3,(/%=k  
       KmX?W/%R  
    v*lj>)L  
    >> r=fzero('humps',1.2)   6V&HlJH  
    EG#mNpxE  
    r = 1.2995   JU`5K}H<  
    K)&oDwk  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5    K?]c  
    ,&ld: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:   2PDU(R  
    nl/~7({  
    % m-function, f_1.m   @\?QZX(H  
    mhi^zHpa  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   lBZhg~{  
    :YUQKy  
    y=x.^3-2*x-5;   gCP f1z  
    3q)y;T\yW  
    >> x=linspace(-2,3);   /DxeG'O  
    7f_tH_(  
    >> y=f_1(x);   ^77X?nDz=h  
    @#1T-*  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   d#cEAy  
    O <#H5/Tq  
       \wb0%> 0  
    }HLV'^"k  
    d3&l!DoX  
    zi?G wh~  
    u?V Tnsu  
    ( SiwO.TZ  
    $/|2d4O:{  
    *U:0c ;h  
    S&z8-D=8k  
    TYu(;~   
    h/xV;oj  
    BWev(SF{Ny  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   b75en{aDi*  
    ]s>y se  
    r = 2.0946   u8N"i),  
    P0O=veCf  
    >> p=[1 0 -2 -5]   8=DZ;]XD.  
    w<$0n#5  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   ~0T,_N  
    bU{lV<R,  
    r =   2E_d$nsJ  
    <-s5 ;xwtS  
    2.0946   g'<ekY+V:  
    g"|/^G_6S  
    -1.0473 + 1.1359i   kx6-8j3gD7  
    oBI@.&tG}  
    -1.0473 - 1.1359i   ]]!&>tOlI  
    jrLV\(p  
    2.5线性代数方程(组)求解 Q)%a2s;  
    ;pVnBi  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   4Tn97G7  
    BQF7S<O+  
         AX=B   Ojs ^-R_  
    *]+5T-R% $  
    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   AEO7I f@  
    !UF (R^  
    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。   }e8u p*#me  
    %P HYJc  
        如果将原方程式改写成 XA=B   3.@ I\p}  
    ^7-l<R[T  
    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\'|[bY   
    P>[,,w  
        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。   &p83X  
     K>S:Z  
        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)。   Qm5Sf=E7Q  
    QNxY`  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   m={TBV,L  
    uj^l&"  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   H?$gHZPI  
    I6.}r2?;A  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   XTS%:S  
    "C'T>^qw*  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   gf^XqTLs  
    q-R'5p\C?|  
    X = % 注意X为行向量   "fZWAGDBO\  
    ~%Xs"R1c ,  
    -2   ,); -v4$  
    ^rssZQKY[  
    5   dH_g:ocA  
    kCvf-;b  
    6   ?CO..l  
    JH`oa1 b  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   Z;[f,Oj  
    :WHbwu,L$  
    C = % C=B   /^Ng7Mi!  
    tL}_kK_!  
    10   pL pBP+i  
    SU>cJ*  
    5   f,0,:)  
    ]m@p? A$  
    -1   L6n<h  
    K</="3 HK  
    >> A=A'; % 将A先做转置   <EM'|IR?  
    d[$YTw  
    >> B=[10 5 -1];   Z<W`5sop^  
    {1m.d;(1  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   _>4Qh#6K  
    }/g1s71  
    X = % 注意X为列向量   zot_ jSV  
    !lk9U^wnd  
    10  5  -1   7 ?a!x$-U(  
    q~G@S2=}0}  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
    分享到
    离线wanghong74
    发帖
    101
    光币
    82
    光券
    0
    只看该作者 1楼 发表于: 2008-10-30
    很感兴趣!!!!!!!!!!
    离线k123123123
    发帖
    11
    光币
    0
    光券
    0
    只看该作者 2楼 发表于: 2009-03-21
    要文件啊·····
    离线yanzongqun
    发帖
    308
    光币
    1
    光券
    0
    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
    发帖
    31
    光币
    0
    光券
    0
    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? ;kR+jC(  
    离线like0508
    发帖
    26
    光币
    9
    光券
    0
    只看该作者 5楼 发表于: 2011-03-28
    附件附件啊
    离线lurunhua
    发帖
    53
    光币
    11
    光券
    0
    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍