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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   z?h\7 R  
    O%A:2Y79  
    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:   } O9q$-8!  
    1&Rz'JQ+  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   X}_}`wIn  
    QR'"Zw&q5/  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   J& +s  
    B @UaaWh  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   |t|+pBB  
    )m"NO/sJ2  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   YU[93@mCh  
    ;or(:Yoc-  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   ?)7uwJsH  
    OqY8\>f-  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   rZe"*$e  
    z}s0D]$+x  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   8=T;R&U^M  
    vAq`*]W+  
    >>S2 = 'sin(a)';   6t TLyI$+  
    +XJj:%yt  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   e\k=T}  
    G|Ic6Sd  
    >>diff(S1)   _C&2-tnp  
    "}Ch2K  
    ans=18*x^2-8*x+b   Tm_AoZH  
    P 5m{}@g  
    >>diff(S1,2)   S,lJ&Rsu  
    hv}rA,Yd  
    ans= 36*x-8   LSNa  
    9cWl/7;zXO  
    >>diff(S1,'b')   z* YkD"]B  
    AR]y p{NS  
    ans= x   -$?xR](f  
    @YMef `T:  
    >>diff(S2)   nE+sbfC   
    A0cC)bd&  
    ans=   `&4L'1eF{  
    /lx\9S|  
    cos(a)   *|Q'?ty(x  
    Y;p _ff  
    >>diff(S3)   j=r`[B m  
    *&+e2itmp  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   ]=2Ba<)m  
    )(9>r /bq  
    >>simplify(diff(S3))   4Ucg<Z&%  
    vJ7I [Z  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   BP,"vq$'+  
    Ps+0qqT*  
    2.2积分   L|qQZ=  
    Z2(z,pK  
    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 n %"q>  
    ixw3Z D(>+  
    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:   G`8gI)$u  
    ?5Wjy  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   wXMKQ)$(  
    93XTumpV  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   1LZ?!Lw  
    VtUe$ft  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   V'#dY~E-P  
    }BKEz[G(  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   }\:3}'S.$  
    |o6 h:g  
    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   2BXpk^d5y  
    u01 'f-h  
    我们示范几个例子:   =\B{)z7@6D  
    Y|_ #yb  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   }tF/ca:XPQ  
    {UX?z?0T  
    >>S2 = 'sin(a)';   ah1d0e P  
    L@HPU;<  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   n1 =B  
    U s86.@|  
    >>int(S1)   8*!<,k="9  
    8i!AJF9IQ}  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   l Q]&:%^\  
    V%8?f,  
    >>int(S2)   V&;1n  
    9h> nP8  
    ans= -cos(a)   HYyO/U9z|I  
    onRxe\?D(  
    >>int(S3)   jl;_lcO  
    y  >r7(qg  
    ans= 2/3*x^(3/2)   K*&M:u6E  
    'iA#lKG  
    >>int(S3,'a','b')   5ppOG_  
    f.JZ[+  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   Zk4Hs%n  
    %@#+Xpa+  
    >>int(S3,0.5,0.6)      n0F.Um  
    a yn6k=F  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   Xf!@uS6<X  
    XI:8_F;Q  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   tvXoF;Yq  
    nw swy]e8/  
    ans= 0.0741   T Po%zZo  
    O4RNt,?l  
    2.3求解常微分方程式   :f%FM&b  
    (XA=d 4  
       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'' ,     yTzP{I  
    e8g"QDc  
    condition则为初始条件。       uMVM-(g%  
    _a1 =?  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       28FC@&'H  
    mAMi-9  
    y'=3x2, y(2)=0.5     FdEzt  
    x{{QS$6v  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       i)9}+M 5  
    i{[=N9U5o  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     )OQhtxK  
    :W]?6=  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       VH[r@Pn  
    K*iy^}  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       :K.%^ag=j  
    9rXbv4{  
    ans= x^3-7.500000000000000       Z0&^U#]  
    88}+.-3t$  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相        }/~%Ysl  
    I@Zd<Rn  
    $$ %4,\{l  
    MV +R$  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       _svEPHU  
    f!6oW(r-L  
    ans= atan(x^2+1)     +Go(y S  
    5v"r>q[ X  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       )006\W|t9  
    OQzJRu)mF#  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     '=MaO@ @  
    <@i.~EL  
    #qkokV6`  
    z'@j9vT  
    2.4非线性方程式的实根   ^0"^Xk*  
    KHwzQ<Z3  
        要求任一方程式的根有三步骤:     i`[5%6\"&  
    C!Cg.^;  
        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, jVP70c  
    s ^NO(  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   )|;*[S4  
    s_]p6M  
        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」。   vZV+24YWb  
    WrK!]17or  
        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。   DxjD/? R8  
    bqug o  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   aE}1~`  
    mk>L:+  
        例一、方程式为   6o@}k9AN  
    '[#a-8-JY_  
        sin(x)=0   49f- u  
    )"?6EsSF  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   #_yQv?J  
    Rz}?@zh_8  
    >> 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   V:F;Nq%+j  
    (]7*Kq  
      r=3.1416   [6x-c;H_4  
    ;\`~M  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   bc}X.IC  
    :xw2\:5~0  
    r = 6.2832   #PnuR2s7.  
    7q bGA K  
        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:   O+;0|4V%  
    =a rk?<E  
    >> x=linspace(-2,3);   hW*2Le!I  
    b i^h&H  
    >> y=humps(x);   2m. RM&TdB  
    `-zdjc d  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 ?]%JQ]Gf*  
    FFXDt"i2  
       YwGc[9=n  
    `x:znp}'  
    gyH'92ck  
    kN uDoo]z  
    N[ 4v6GS  
    t}-[^|)7  
    w?CbATQ   
    .(o]d{ '-}  
    gA ]7YHc  
    D|I(2%aC  
    h"VQFqQy  
       H"(:6 `  
    &SS"A*xg  
    >> r=fzero('humps',1.2)   M,V+bt  
    .d`+#1Ot(  
    r = 1.2995   eydVWVN  
    Z&8 7Aj  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   H3{x; {.b  
    }_XW?^/8  
        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:   A2'   
    \C.%S +u  
    % m-function, f_1.m   ,CW]d#P|  
    2=ZR}8}9Q:  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   q0WW^jwQ  
    BmYU#h  
    y=x.^3-2*x-5;   ;ak3 @Uee  
    J<DV7zV  
    >> x=linspace(-2,3);   Wu)ATs}  
    hZnT`!iFE^  
    >> y=f_1(x);   +C7 1".i-  
    Pg[zRRf<  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   b3b 4'l   
    J#*Uf>5NY  
       P Y +~,T2  
    >V(>2eD'S  
    Wm:3_C +j  
    Bp\io$(%  
    7ka^y k@Q  
    G B!3` A%&  
    Y~1}B_  
    R7*Jb-;$!  
    /Nq!^=  
    ih `/1n  
    ~l!(I-'?g  
    $gDp-7  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   0kgK~\^,.O  
    Lhl) pP17  
    r = 2.0946   ]SrKe-*:U  
    o!mf d}nG  
    >> p=[1 0 -2 -5]   :{4G= UbAI  
    D{o1G?A  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   v,vTRrpK  
    j>&n5?  
    r =   mDE{s",q/  
    ;t%L (J  
    2.0946   E E?v~6"&  
    ,2JqX>On>Y  
    -1.0473 + 1.1359i   ZJ"*A+IJx[  
    V.WfP*~NJ  
    -1.0473 - 1.1359i   7qE V5!  
    `Q26Dk  
    2.5线性代数方程(组)求解 f<SSg* A;  
    mXc/sh")X  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   )I]E%ut{4,  
    +lJuF/sS8m  
         AX=B   rQ}4\PTi  
    ]+0-$t7Y  
    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   y NV$IN%  
    JoW*)3Z  
    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。   6AUzS4O  
    QZ{&7mc>  
        如果将原方程式改写成 XA=B   XyS#6D  
    ]&/jvA=\l,  
    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   };oRx)  
    3\=8tg p  
        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。   O#O~A |  
    IX7d[nm39  
        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)。   n_Um)GI>  
    C,2IET  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   _Fl]zs<  
    #*S/Sh?Q  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   RB/[(4  
    *XH?|SV  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   4L!{U@ '  
    Jr17pu(t  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   aS~k.^N  
    $#R.+B  
    X = % 注意X为行向量   tB(Q-c  
    mf}?z21vD  
    -2   F!]UaEmV  
    czMLvPXRx  
    5   P]Gsc  
    9k7|B>LT  
    6   7h&xfrSrD  
    Br#]FB|tD  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   =m}{g/Bk  
    Ix:aHl  
    C = % C=B   *otJtEI>6  
    PtgUo,P  
    10   $Z{ fKr  
    CWBsiL f  
    5   *3"C"4S  
    00;=6q]TA  
    -1   ^[zF_df  
    K?I@'B'  
    >> A=A'; % 将A先做转置   t:=Ui/!q  
    /c'#+!19  
    >> B=[10 5 -1];   ZlO@PlZ)  
    P\2QH@p@t  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   g"T~)SQP  
    +e ?ixvld  
    X = % 注意X为列向量   8 6L&u:o:  
    _|A)ueY  
    10  5  -1   Q;5\( 0w5  
    ^S<Z'S  
    >> 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? /S;?M\  
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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