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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   XvSIWs  
    (5uJZ!m  
    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:   5QWNZJ&}d  
    g3?U#7i  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   `HX3|w6W;  
    ev>oC~>s  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   3#<* k>1G?  
    M} .b" ljZ  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   xNN@1P[*  
    n!N\zx8  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   ;~sr$6  
    wh~s Z  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   8 HoP( +?  
    w&lZ42(mF  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   e4qj .b  
    \-. Tg!Q6  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   BEw{X|7  
    Wtv#h~jy9  
    >>S2 = 'sin(a)';   +|C[-W7Sw  
    Ud3""C5B  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   S>ugRasZ$  
    MMD<I6Iyv  
    >>diff(S1)   IF?xnu  
    h}=M^SL  
    ans=18*x^2-8*x+b   SQKt}kDbM  
    ,sb1"^Wc  
    >>diff(S1,2)   nN ~GP"}  
    U7%28#@  
    ans= 36*x-8   d]M[C[TOX  
    FWTx&Ip  
    >>diff(S1,'b')   If}lJ6jZ  
    '>^Xqn  
    ans= x   d~[UXQC  
    _9h.Gt  
    >>diff(S2)   Sa}D.SBg  
    {of]/ 3=  
    ans=   pVOI5>f\  
    v>WB FvyD  
    cos(a)   +?e}<#vd'?  
    YhgUCF#  
    >>diff(S3)   ULvVD6RQ47  
    V<$*Y>;  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   &`PbO  
    gNa#|  
    >>simplify(diff(S3))   >RR<eYu7m  
    $'$>UFR  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   ?0npEz|  
    ,35Ag#va  
    2.2积分   HIPL!ss]  
    l @A"U)A(  
    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 bhKV +oN  
    +(AwSh!  
    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:   .!j#3J..u  
    h>tsis'N9  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   q)Je.6$#X  
    B,0+HoP  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   3o7xN=N  
    |E|T%i^}./  
    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   l\U*sro<  
    Th+|*=Il  
    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   Y~GUR&ww0n  
    V~c(]K)-  
    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   S&|VkZR)  
    Spc&X72I  
    我们示范几个例子:   QX/]gX  
    KW:r;BFx  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   X)NWX9^;'  
    /'NUZ9  
    >>S2 = 'sin(a)';   K-<n`zg3  
    83xd@-czgh  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   dp< au A  
    &U0WkW   
    >>int(S1)   s'AQUUrb <  
    L)G">T;  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   wL'C1Vr  
    *lY+Yy(  
    >>int(S2)   }1\?()rB  
    a}GAB@YI  
    ans= -cos(a)   Ebbe=4  
    DoTs9w|5  
    >>int(S3)   PoY>5  
    "9 u-lcQ\  
    ans= 2/3*x^(3/2)   ,@,LD  u  
    DlS&qFs  
    >>int(S3,'a','b')   = jBL'|k5  
    A<;0L . J  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   mC "7)&,F  
    <M`-`v6H  
    >>int(S3,0.5,0.6)     ,iohfZz  
    5A;"jp^ Z  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   1 S^'C2/b  
    $;ch82UiX  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   {!g?d<*  
    s V&`0N  
    ans= 0.0741   i~ROQMN1  
    4KZSL: A  
    2.3求解常微分方程式   w8U2y/:>  
    I@+lFG   
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     7ia "u+Y  
    #[C< J#;  
    condition则为初始条件。       e=-YP8l  
    t0+t9w/fTP  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       - =yTAx  
    %pd5w~VP  
    y'=3x2, y(2)=0.5     jf2y0W>6s  
    D@2Ya/c  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       JPHUmv6  
    _y|[Z;  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     MyK^i2eD  
    ~igRg~k:/  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       O5c_\yv=  
    6_pDe  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       Xk 5oybDI  
    ![qRoYpbg8  
    ans= x^3-7.500000000000000       K@y-)I2]  
    !Jh*a *I}  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       J: L-15  
    r .{rNR  
    NEZH<#  
    .Y+mwvLpRG  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       Cl%V^xTb  
    `6dy U_f  
    ans= atan(x^2+1)     U<1}I.hDJ  
    YL; SxLY  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       axHxqhO7zp  
    iJ5e1R8tN  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     1VRqz5  
    @2QJm  
    M|$H+e } :  
    *G8'Fjin'T  
    2.4非线性方程式的实根   ftDVxKDE?S  
    Oz_b3r  
        要求任一方程式的根有三步骤:     i.B$?cr~  
    hB?U5J  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, :d, >d  
    l!xgtP K  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   bWhJ^L D  
    +#&el//  
        代入适当范围的 x, y(x) 值,将该函数的分布图画出,藉以了解该方程式的「长相」。   ke{DFq h  
    t sC z+MP  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   g{rt^B  
    lr)G:I#|  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   *Cc$eR]-  
    :YkDn~@  
        例一、方程式为   y}3 `~a  
    (, ;MC/l  
        sin(x)=0   sE(X:[Am  
    <FMuWHY  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   @ J?-a m>  
    F#zQQ)(Pf  
    >> 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{s4.LKK  
    a,en8+r ]  
      r=3.1416   p\4h$."  
    ;,[EJR^CI  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   LR 8e|H0  
    TXY  
    r = 6.2832   /v<e$0~s<  
    $Qx(aWE0  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   %3#b6m~  
    ee__3>H"/  
    >> x=linspace(-2,3);   b}"vI Rz  
    O&gy(   
    >> y=humps(x);   x`j_d:C~G  
    %'K+$  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 {|t?   
    bCe[nmE2  
       VLl&>Pbe-  
    S1 R #]  
    Lx4H/[$6D  
    ,cl"1>lp  
    _&8KB1~  
    -NI@xJO4(;  
    P17]}F``  
    {d{WMq$  
    j[Hg]  
    8. ~Euz  
    :Kt mSY  
       -v/?>  
    3oNt]2w/'  
    >> r=fzero('humps',1.2)   tL|L"t_5x  
    "1pZzad  
    r = 1.2995   *axza~d  
    a*e|>pDO  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   42H#n]Y  
    iIC9rso"Q1  
        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:   :;#c:RKi:  
    o 2$<>1^  
    % m-function, f_1.m   |x}&wFV  
    bx'B;rZr  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   _s=Pk[e  
    kB!M[[t  
    y=x.^3-2*x-5;   J>&dWKM3  
    u]+ +&~i  
    >> x=linspace(-2,3);   LO Yyj?^7  
    yp7,^l  
    >> y=f_1(x);   YH:W]  
    YP@ ?j  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   PhaQ3%  
    qoyGs}/I8  
       zv3<i (  
    M KE[Yb?  
    d#$i/&gE  
    PSt|!GST  
    +HVG5l  
    RdpQJ)3F  
    n ;$}pg ~  
    E].a|4sh  
    j4hUPL7  
    5w-G]b  
    +[go7A$5  
    trNK9@wT)  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   I n%yMH8  
    %PNm7s4x2  
    r = 2.0946   R;I-IZS:  
    '3kL=(  
    >> p=[1 0 -2 -5]   -O,O<tOm  
    RM=+ZmA  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   ?&t|?@  
    )a2m<"  
    r =   "{1}  
    Tx&qp#FS  
    2.0946   OEqe^``!  
    (/UMi,Ho  
    -1.0473 + 1.1359i   >ww1:Sn  
    =u1w\>(2Y  
    -1.0473 - 1.1359i   ur_"m+  
    p9bxhnn|  
    2.5线性代数方程(组)求解 'jO-e^qT  
    F[qI fh4  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   7QRvl6cv  
    _TeRsA  
         AX=B   _-2n3py  
    'm.XmVZL%  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   9kiy^0 7G  
    4%.2 =  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   T<~[vjA  
    ,'0oj$~S:  
        如果将原方程式改写成 XA=B   `x^,k% :4  
    loVvr"&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   V?pO~q o  
    $@!&ML  
        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。   \7?MUa.4  
    x@(f^P  
        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)。   %>}7 $Y%  
    !ES#::;z?  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   mI*>7?  
    9fLP&v  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   0a-:x4  
    z Clm'X/  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   E;e2{@SX2K  
    FbT&w4Um=  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   nylIP */  
    %LaC$w_X  
    X = % 注意X为行向量   [ ESQD5&  
    zU=[Kc=$  
    -2   tTxo:+xg  
    J A2}  
    5   &K*_/Q '\  
    !ef)Ra-W  
    6   cB'4{R@e  
    .aRxqFi_  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   Y2$`o4*3  
    PH=8'GN  
    C = % C=B   F4l6PGxF&\  
    !a&F:Fbm  
    10   {oC69n:  
    5~6y.S  
    5   `I:,[3_/   
    ~x\ Q\Cxp  
    -1   &3/H P)*<]  
    s8O+&^(U  
    >> A=A'; % 将A先做转置   g9Qxf%}  
    O!yn `< l  
    >> B=[10 5 -1];   yU lQPrNX  
    ?2/M W27w  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   ZdzGJ[$  
    tHo/uW_~I  
    X = % 注意X为列向量   L(rjjkH  
    tH!z7VZ  
    10  5  -1   4r!40^:2  
    :G)x+0u  
    >> 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? ~Otf "<  
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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