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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   9BD|uU;0  
    70 UgKE  
    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:   c;rp@_ULG?  
    *@arn Eu  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   =P;;&j3Z  
    f5GR#3-h(  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   z{3%Hq  
    O 4Pd N?  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   :5K ~/=6x  
    N^yO- xk  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   UVCMB_T  
    Eb[H3v48,  
        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。   /^33 e+j  
    <oaBh)=7  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   e3={$Ah  
    ls "\YSq$  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   ?*R^?[  
    4EhBpTg  
    >>S2 = 'sin(a)';   iRwW>a3/  
    ]6%%X+$7  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   `{|}LFS>  
    NVA`t]gn  
    >>diff(S1)   {.D2ON  
    %M)oHX1p  
    ans=18*x^2-8*x+b   LYy:IBI7_  
    g. Caapy  
    >>diff(S1,2)   x$5nLS2.  
    )47j8jL  
    ans= 36*x-8   LJNie*  
    %QsSR'`  
    >>diff(S1,'b')   !:5`im;i  
    1|EU5<  
    ans= x   M`C~6Mf+  
    P$6f+{  
    >>diff(S2)   &Rl3y\ r  
    %AEK[W+0  
    ans=   ptWG@"j/b  
    >uchF8)e|  
    cos(a)   Xk&F4BJQk<  
    &v auLp  
    >>diff(S3)   p[@oF5M  
    ;x3 ]4^  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   #1jtprc  
    d1uG[  
    >>simplify(diff(S3))   emkMR{MY  
    W]!@Zlal  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   1Oca@E\Z.  
    D#/%*|  
    2.2积分   f.$aFOn  
    c6Yf"~TD0  
    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 =8$0$d  
    Ql: b1C,  
    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:   {glqWFT  
    ^iV`g?z  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   .e FOfV)  
    uzVG q!'H  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   |`k1zc)9  
    38*'8=Y#>  
    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   0?6 If+AC  
    y= oVUsG  
    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   \=EY@ *=  
    3I;xU(rv  
    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]W`R.  
    38w.sceaT  
    我们示范几个例子:   0279g   
    (pT(&/\8  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   /jjW/ lr  
    }1a<{&  
    >>S2 = 'sin(a)';   ,#P,B ;r~  
    #Cg}!38  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   ]F"(OWW  
    z<yNG/M1>U  
    >>int(S1)   [xZ/ZWb/  
    daA47`+d  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   "RV`L[(P*k  
    *l>[`U+  
    >>int(S2)   L@1,7@  
    O?nPxa<  
    ans= -cos(a)   j.=UI-&m  
    D0Vyh"ua  
    >>int(S3)   i14[3bPLk!  
    6m, KL5>W  
    ans= 2/3*x^(3/2)   \A'|XdQ  
    SE,o7_k'S  
    >>int(S3,'a','b')   .%x"t>]  
    Sc;iAi (  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   )(:+q(m  
    *Fa )\.XX  
    >>int(S3,0.5,0.6)     Sk6b`W7$  
    lj " Z  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   yCF"Z/.  
    RLYU\@kK?  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   a)3O? Y  
    j!zA+hF (  
    ans= 0.0741   ]dPVtk  
    &\;<t, 3A~  
    2.3求解常微分方程式   2-vJv+-  
    '}U_D:o.b  
       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'' ,     Q!4i_)rM  
    wF|0n t  
    condition则为初始条件。       ioB|*D<U2  
    g".d"d{  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       (Oxz'#TX  
    Zi 2o  
    y'=3x2, y(2)=0.5     .ocx(_3G  
    t$U3|r  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       ;]2 x  
    vOos*&  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     ,sO:$  
    i0k+l  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:        Jt##rVN  
    rPRrx-A  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       $7Jfb<y  
    "KMLk  
    ans= x^3-7.500000000000000       6eOrs-ty  
    IZv~[vi_  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       ^y:FjQC:  
    _LJ5o_-N  
    7m@ )Lv  
    c5X`_  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       w- UKMW9"  
    3^!Hl8P7  
    ans= atan(x^2+1)     uWUR3n  
    J__;.rnk  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       }X=87ud  
    HH"$#T^-  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     - G8c5b[  
    zL9VR;q  
    .4wTjbO6  
    uA~YRKer  
    2.4非线性方程式的实根   -@rxiC:Q  
    dSwm|kIa  
        要求任一方程式的根有三步骤:     ,VAp>x+O  
    Ej' 7h~=v  
        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, #MUiL=  
    %m oJF1  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   vKU`C?,L  
    3AK(dC[ri  
        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」。   c\M#5+1j  
    , Hn7(^t  
        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。   6MuWlCKF8  
    3=Z<wD s  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   (Up'$J}  
    Hz E1r+3Q@  
        例一、方程式为   gF3TwAr  
    mV<i JZh  
        sin(x)=0   , 7Xqte  
    Xq|nJ|h  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   (B&h;U$HAH  
    O7v]p  
    >> 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   +O'vj  
    rnu e(t  
      r=3.1416   Xem 05%,  
    ` K w7"  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   Id %_{),HX  
    *wwhZe4V  
    r = 6.2832   ^ |aNG`|O  
    ]c}=5m/  
        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:   _F izgs  
    aM$\#Cx  
    >> x=linspace(-2,3);   4YLs^1'TG0  
    +vz` go  
    >> y=humps(x);   hY+R'9  
    GQx9u ^>  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 E:FO_R(Xq  
    J='W+=N  
       W<NmsG})_g  
    #XI"@pD  
    h~w4, T  
    M/{g(|{  
    M-Y0xWs  
    x5OC;OQc  
    B;!f<"a8  
    ) r9b:c\  
    w>qCg XU3  
    :tM?%=Q  
    H?uukmZl  
       ANMYX18M  
    Gy!P,a)z  
    >> r=fzero('humps',1.2)   .Pw%DZ'  
    PKA }zZ  
    r = 1.2995   6e.v&f7(  
    Qw?+!-7TN  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   )p8I @E  
    cXN _*%  
        这个方程式其实是个多项式,我们说明除了用 roots 函数找出它的根外,也可以用这节介绍的方法求根,注意二者的解法及结果有所不同。求根方式如下:   W&(f&{A  
    . uR M{Bs  
    % m-function, f_1.m   =XT)J6z^"  
    EA|k5W*b  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   K)S;:MLG=  
    ? } (=  
    y=x.^3-2*x-5;   TJaeQqob  
    s t/n"HQ  
    >> x=linspace(-2,3);   e"Rm_t  
    @u) 'yS  
    >> y=f_1(x);   vG Vd  
    =MLf[   
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   h1+ hds+  
    q* !3C  
       H9` f0(H  
    9s`/~ a@  
    M=y0PCD  
    4:mCXP,x  
    <y)E>Fl  
    M)!skU   
    47UO*oLS  
    4_LQ?U>$  
    7>i2OBkAhB  
    F9H~k"_ZJR  
    PuXUuJx(  
    b2 kWjg.4  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   1f4 bt6[  
    LdTdQ,s<  
    r = 2.0946   q0O&UE)6Y  
    |dmh  
    >> p=[1 0 -2 -5]   DQJG,?e{  
    I^3:YVR&  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   :0 ^s0l  
    C3VLV&wF  
    r =   lBA+zZ  
    cxP6-tV%  
    2.0946   T_#, A0G  
    f h<*8w0H  
    -1.0473 + 1.1359i   x &=9P e(  
    #c Kqnk  
    -1.0473 - 1.1359i   [!"XcFY:a  
    J]pa4C`  
    2.5线性代数方程(组)求解 } /:\U p  
    S KXD^OH  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   Vhg1/EgUr  
    oRq!=eUu_  
         AX=B   ohQAA h  
    \u{8Bak0  
    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   Ya Y8 `M{  
    YQ(Po!NI\'  
    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。   +S~.c;EK  
    IFuZ]CBz  
        如果将原方程式改写成 XA=B   "uD= KlA  
    w1|Hy2D`0  
    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   TGV  
    lCb+{OB  
        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。   {3edTu  
    .FP$ IWt/1  
        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)。   @q8an  
    uS5o?fg\e  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   KMjg;! y  
    #DI$Oc  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   t\R; < x  
    cF+ X,]=6  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   fCX*R"  
    G?hK9@ |v  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   O/OiQ^T  
    yA7 )Y})>  
    X = % 注意X为行向量   9 $l>\.6  
    4$"DbaC  
    -2   IazkdJX~  
    [Ot,q/hBJ  
    5   /c-nE3+rn  
    4j'd3WGpbN  
    6   rVryt<2:@r  
    ~+n,1]W_  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   8{I"q[GZ  
    %:u[MBe,  
    C = % C=B   m( 47s  
    "mIgs9l$  
    10   R>)MiHcCg  
    hWEnn=BW  
    5   h)x_zZ%>o  
    4%ZM:/  
    -1   Q/^A #l[  
    G=d(*+& B  
    >> A=A'; % 将A先做转置   oXYMoi  
    | {P|.  
    >> B=[10 5 -1];   iI?{"}BZ  
    .p@N:)W6  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   3<(q }  
    lrEj/"M  
    X = % 注意X为列向量   (GU9p>2  
    eti `O  
    10  5  -1    '3 ,\@4  
    \cySWP[  
    >> 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? fE25(wCz7  
    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