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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   q] ZSj J  
    }bgo )<i  
    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:   Y UZKle  
    0.(Ml5&e  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   4 m $sJ  
    H /%}R  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   k!c7a\">{  
    b6Xi  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   &G=0  
    #fzw WP  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   &:#A+4&  
    u2,H ]-  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   ]c,l5u}A$  
    V Q h/  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   pg5&=  
    eEie?#Z/6  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   q-uLA&4  
    *s36O F!  
    >>S2 = 'sin(a)';   b\M b*o  
    HYFN?~G  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   #rq?f  
    _M&{^d  
    >>diff(S1)   2@5A&b  
    -PXoMZx%  
    ans=18*x^2-8*x+b   5])8qb/F  
    ze$Y=<S  
    >>diff(S1,2)   \3: L Nt  
    "$Y(NFb  
    ans= 36*x-8   U>1b9G"_  
    %U:C|  
    >>diff(S1,'b')   M0 L-u  
    L3g9b53\  
    ans= x   Jbkt'Z(&J  
    ef,F[-2^o  
    >>diff(S2)   y* rY~U#3  
    T#Fn:6_=  
    ans=   "bi  !=  
    ,.q8Xf  
    cos(a)   }eI`Qg  
    a6P!Wzb  
    >>diff(S3)   " C&x ,Ic  
    $oc9 |Q 7  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   BZ}`4W'  
    +L n M\n  
    >>simplify(diff(S3))   :5G$d%O=2  
    dUZ$wbV%h  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   K^8@'#S  
    #[Z<=i~C  
    2.2积分   !4_!J (q%  
    { q})kO  
    int函数用以演算一函数的积分项, 这个函数要找出一符号式 F 使得diff(F)=f。如果积 <TL])@da  
    d`UF0T  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   +fPNen4E  
    =P)"NP7f'  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   ,R8n,az  
    \N6<BS  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   .:T9pplq  
    n}42'9p  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   Rnz8 f}  
    N:twq&[Y  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   >Sh0dFqeT  
    nhp)yW  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式    Ls lM$  
     .fbYB,0w  
    我们示范几个例子:   ]}_p3W "Y9  
    &^AzIfX}Gw  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   8 H,_vf  
    j1W bD7*8  
    >>S2 = 'sin(a)';   gYRqqV  
    =z+-l5Gu"  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   i'U,S`L6>  
    fmtuFr^a1  
    >>int(S1)   tsB.oDMP  
    $#TID=  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   FYxUOO  
    5sG ]3z+1  
    >>int(S2)   hT\p)w  
    _F! :(@}  
    ans= -cos(a)   mi*:S%;h  
    Y"r3i]  
    >>int(S3)   ?Ozk^#H[  
    P0a>+^:%  
    ans= 2/3*x^(3/2)   "vv$%^  
    M4R%Gr,La  
    >>int(S3,'a','b')   qxRT1B]{Wx  
    MoZU(j  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   w2.qT+; v  
    8[vl3C  
    >>int(S3,0.5,0.6)     @>d&5}F_>{  
    <{3q{VW*  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   @ARAX\F  
    ?psOj%  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   K!pxDW}  
    ?IL! X-xx  
    ans= 0.0741   y.L|rRe@P  
    cpP.7ZR  
    2.3求解常微分方程式   a.5zdoH_  
    Uh<H*o6e 9  
       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'' ,     1"mnzbf8*  
    jB}_Slh1j  
    condition则为初始条件。       46QYXmNQ}  
    u40b? n.  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ;}UIj{sj*  
    =e"H1^Ml  
    y'=3x2, y(2)=0.5     %#[r_QQ^  
    B^E2UNRA  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       "~ .8eKRQ  
    D4YT33$tC  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     )Mm;9UA  
    >\^N\&  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       4WBo ZJ  
    eH"qI2A  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       d;@E~~o?B]  
    e<ism?WG  
    ans= x^3-7.500000000000000       T%N~oa  
    Rx@%cuP*  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       wN/*|?`Z  
    .j'@K+<45  
    8`R +y  
    .:#_5K  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       %zIl_/s  
    X#f+m) S  
    ans= atan(x^2+1)     /)eNx  
    =:ya;k&  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       LZZ:P  
    UH1S_:6  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     /e j/&x15  
    7g4M/?H}K  
    UIm[DYMS  
    xPn'yo  
    2.4非线性方程式的实根   U_ N5~#9   
    2Be?5+  
        要求任一方程式的根有三步骤:     $)kBz*C[  
    H L}sqcp  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, E'Fv *UA  
    ~|0F?~eR7  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   )Yy#`t  
    ]iE.fQ?;J  
        代入适当范围的 x, y(x) 值,将该函数的分布图画出,藉以了解该方程式的「长相」。   xqi*N13  
    /w}B07.  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   5pKvNLy.t  
    {{4p{  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   .5#tB*H  
    `lV  
        例一、方程式为   f2SU5e2  
    +UpMMh q  
        sin(x)=0   :<WQ;q  
    -KU)7V  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   fa*H cz  
    vS24;:f  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   _L `N^I.  
    HqnKpZ  
      r=3.1416   wn A%Nh7  
     7KSGG1ts  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   YKX>@)Dxv  
    SceCucT  
    r = 6.2832   bVAgul=__  
    h3;o!FF  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   DESViQM  
    D-b2E6 o6  
    >> x=linspace(-2,3);   5sh u76  
    A 4W  
    >> y=humps(x);   057G;u/  
    HC;I0&v>  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 6E\\`FE4y  
    M~{P',l*  
       M_e$l`"G  
    :(?hLH.W[  
    w;SH>Ax:  
    X\$W'^np  
    &8_#hne_  
    k vgs $  
    V^$rH<  
    >$S,>d_k`  
    gt t$O  
    N;`[R>Z~  
    g0:4zeL  
       x 1xj\O  
    3}#XA+Z  
    >> r=fzero('humps',1.2)   @;n$caw  
    p,AD!~n`  
    r = 1.2995   /@nRL  
    64 \5v?C  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   QY\wQjwuW  
    1={Tcq\]  
        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:   9M7(_E;)B  
    rX>y>{w~  
    % m-function, f_1.m   72`/xryY  
    3P^gP32  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   >pH775I=  
    4wj|  
    y=x.^3-2*x-5;   hte9l)  
    5 *pN<S  
    >> x=linspace(-2,3);   aEqI51I  
    ~h^}W$pO  
    >> y=f_1(x);   AIxBZt7{b  
    t-4 R7`A<  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   `)C`_g3Ew  
    $H:h(ia:  
       v.LUK  
    F/od,w9_  
    whm tEY  
    ,S0~:c:)  
    h. (;GJO  
    d,rEEc Y  
    O"^a.`27  
    !>2\OSp!  
    c'#J{3d  
    X@AkA9'fq  
    eW*ae;-  
    ;{q) |GRF  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   )(!Z90@  
    .f<VmUca  
    r = 2.0946   rWfurB5f  
    )>M@hIV5>  
    >> p=[1 0 -2 -5]   9H%xZ(`vN  
    Nx (pJp{S  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   BvW gH.OX  
    O9=H [b  
    r =   4Z~Dxo  
    b G5  
    2.0946   >\.[}th}  
    a={qA4N  
    -1.0473 + 1.1359i   "X(=  
    B{UoNm@  
    -1.0473 - 1.1359i   I nK)O ';  
    @$yYljP  
    2.5线性代数方程(组)求解 $F()`L{Tj  
    MirBJL  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   .QQI~p0:  
    2-c0/?_4  
         AX=B   2T%f~yQ^  
    y^46z( I  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   S=amjcC  
    :;WDPRx  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   N5Mz=UgB  
    @OY-(cW  
        如果将原方程式改写成 XA=B   BI^]juH-c  
    T_%]#M  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   _%TeTNY#  
    *=9#tYn~  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   Q!e0Vb  
    6Oba}`)q9  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   LbbQ3$@ WD  
    `h3}"js  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   htrj3$q(4  
    _O,ZeES  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   y/6LMAI  
    Tn-]0hWkP  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   P2JRsZ.  
    6MNA.{Jdd  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   ^|;4/=bbs  
    .%Q Ea_\  
    X = % 注意X为行向量   %ys}Q!gR  
    ",V5*1w  
    -2   HYmUxheN2  
    32P]0&_O  
    5   ^tcBxDC"]  
    1+}Ud.v3VW  
    6   Y mjS!H  
    :=eUNH  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   J\D3fh97-  
    2B dr#qr  
    C = % C=B   l*H"]6cXRL  
    \U>Kn_7m  
    10   N4jLbnA  
    'k Z1&_{  
    5   /-4B)mL  
    XqH<)B ]  
    -1   S5a<L_  
    + qqN  
    >> A=A'; % 将A先做转置   : X|7l?{xW  
    iZ\z!tHR  
    >> B=[10 5 -1];    Bt3=/<.\  
    ta., 4R&K  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   M)^9e?  
    1u+ (rVQN  
    X = % 注意X为列向量   E}&jtMRUt  
    Nb/%>3O@  
    10  5  -1   S9oGf  
    D~&e.y/gHN  
    >> 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!!!!!!!!!!
    离线k123123123
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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
    离线fgh1106
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? e.V){}{V  
    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
    离线lurunhua
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍