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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   Mu/hTTiNx  
    ^c?$$Tq  
    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:   StU9r0`  
    5E0dX3-  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   ?b xa k  
    ca,U>'(y  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   w:/QB-`%  
    !xE@r,'oN  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   J=Hyoz+9  
    h~s h!W8  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   Lrq e:\  
    +u;RFY^  
        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。   lf}%^od~6  
    *Ke\Yb  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   {QVs[ J1  
    'wVi>{?  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   gXe`G( w  
    >r.W \  
    >>S2 = 'sin(a)';   qKk|2ecTB5  
    FY"csZ  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   .x][ _I>  
    q z8Jvgu?  
    >>diff(S1)   s3y"y_u  
    WT jy"p*  
    ans=18*x^2-8*x+b   6xoCB/]  
    o ^""=Z  
    >>diff(S1,2)   0gH;y+\=*  
    DeTLh($\  
    ans= 36*x-8   OPC8fX5.  
    *H~&hs>k  
    >>diff(S1,'b')    0X}0,  
    +^ `n- m  
    ans= x   USzO):o  
    [}`-KpV!;  
    >>diff(S2)   gbziEjRe  
    1@xdzKua1  
    ans=   _*CbtQb5  
    bVOJp% *s  
    cos(a)   F[*/D/y(  
    Ca ?d8  
    >>diff(S3)   lH/7m;M  
    |"YE_aYu  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   8dwKJ3*.  
    $^`@lyr  
    >>simplify(diff(S3))   (: @7IWZf@  
    /]-a 1  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2    bU$M)  
    nhRpb9f`1@  
    2.2积分   id [caP=`  
    z oZ10?ojC  
    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 ei(S&u<  
    lPw`KW  
    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:   QBb%$_Z  
    Nf%/)Tk  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   W~/{ct$Y  
    ;e$YM;;d  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   5A+r^xN  
    vGwpDu\RgX  
    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   ^9 ^DA!'  
    X=V2^zrt  
    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   C4)m4r%  
    +h8`8k'}-2  
    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   jmF)iDvjuZ  
    p\DSFB  
    我们示范几个例子:   RcOfesW o  
    +!)_[ zo  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   Y(=A HmR  
    [F 24xC+  
    >>S2 = 'sin(a)';   6N[X:F 3`,  
    -Eoq#ULvR  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   WWT1_&0  
    U04&z 91"  
    >>int(S1)   tgY/8& $M  
    X'j9l4Ph7  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   o8~<t]Ejw  
    >65\  
    >>int(S2)   OO\$'% y`  
    N v6=[_D  
    ans= -cos(a)   Z29aRi  
    b8!   
    >>int(S3)   Nka 3H7 `  
    Uh+6fE]p  
    ans= 2/3*x^(3/2)   \- 8aTF  
    WZ=$c]gG  
    >>int(S3,'a','b')   D9!$H!T _  
    c$x >6&&L  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   'xGTaKlm,  
    b4 Pa5 w  
    >>int(S3,0.5,0.6)     49YN@ PXC  
    *Tr9pq%m  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   +G)a+r'0Q  
    /!fJ`pu!  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   8vQR'<,  
    ?C']R(fQ\  
    ans= 0.0741   u:H:N]  
    R{pF IyR  
    2.3求解常微分方程式   vRH2[{KQ9  
    }ld^zyL  
       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'' ,     6Ad=#MM  
    t9)S^: 0  
    condition则为初始条件。       i&{%} ==7  
    [Y.=bfV!  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       z0Z1J8Qq6.  
    ij1YV2v  
    y'=3x2, y(2)=0.5     {nw.bKq 7  
    D@kf^1G  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       '4CD }  
    *K BaKS  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     }}Z2@}  
    RFX{]bQp9  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       /EuH2cy$l  
    [s{[ .0P]+  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       MBAj.J  
    ?!O4ia3nFk  
    ans= x^3-7.500000000000000       LqNyi   
    3R-5&!i  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       Tgh?=]H  
    U uC-R)  
     tq?a3  
    EWr7eH  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       >P]gjYN  
    UmY{2 nzY  
    ans= atan(x^2+1)     %> 5>wP   
    /4@ [^}x  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       @_W13@|  
    c=zSq%e   
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     /nn~&OU  
    $x,EPRNs  
    SPXv i0Jg  
    9M5W4&  
    2.4非线性方程式的实根   Qqx!'fft  
    )@P*F) g~  
        要求任一方程式的根有三步骤:     bwj{5-FU  
    sG)aw`_j  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, /0$fYrg>J  
    {&UA6 0~6  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   _,IjB/PR(  
    "eqzn KT%u  
        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」。   o\]U;#YD  
    tP"6H-)X&  
        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。   s;Gg  
    HUAYtUBH  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   E AZX  
    [cco/=c  
        例一、方程式为   v$w}UC%uf  
    /sj*@HF=  
        sin(x)=0   Ow.DBL)x'>  
    /'5d0' ,M  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   ?c+$9  
    jM @N<k  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   .g1x$cQ1<  
    ^;rjs|`K#  
      r=3.1416   t 7o4 aBl"  
    ,.}%\GhY  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   wc. =`Me  
    x)GheM^  
    r = 6.2832   AI|+*amTd  
    O5Z9`_9<  
        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:   ^g5E&0a`g  
    EwkSUA>Tm  
    >> x=linspace(-2,3);   $;'M8L  
    .a7RGT3]m  
    >> y=humps(x);   miu?X!  
    =QGmJ3  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 ^L)TfI_n  
    GBT|1c'i  
       d9BFeq8  
    s\pukpf@  
    ?|+e*{4k  
    h`dQ OH#  
    Wbei{3~$Y"  
    ENIg_s4  
    Y0T:%  
    `[g$EXX  
    kfZ`|w@q  
    Qrg- xu=  
    "YY<T&n  
        Pd\4hy  
    @j_o CDS  
    >> r=fzero('humps',1.2)   XsQ81j.  
    ]%HxzJ  
    r = 1.2995   I;%1xdPt  
    _uLpU4# ?  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   c:u*-lYmK%  
    ZY]$MZf5yo  
        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:   hTzj{}w  
    cWZITT{A  
    % m-function, f_1.m   \t&! &R#  
    n qO*z<  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   5X=1a*2']  
    ix2i.wdD  
    y=x.^3-2*x-5;   ;!A8A4~nu  
    I`X!M!dB)  
    >> x=linspace(-2,3);   grzmW4Cw  
    Q=Mv"~2>B  
    >> y=f_1(x);   rzIWQFv  
    q i yK  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   "Gp Tmu?  
    (ct1i>g  
       Mf#@8"l  
    R}gdN-941  
    Dg.~"h5mT  
    :?\29j#*V  
    py:L-5  
    .1RQ}Ro,<  
    4X]/8%]V  
    Lw,}wM5X  
    m(U.BXo  
    SNOc1c<~  
    H\oxj,+N  
    ,HTwEq>-G  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   }6\,kFc  
    F_'{:v1GW  
    r = 2.0946   v4s4D1}  
    t2)uJN`a$X  
    >> p=[1 0 -2 -5]   6Q7=6  
    "h_f- vP  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   ]pBEoktp  
    k- 9i  
    r =   IC'+{3.m8  
    3WF]%P%  
    2.0946   4;J.$  
    H 4 ELIF#@  
    -1.0473 + 1.1359i   F$tzsz,9n  
    Mb2a;s  
    -1.0473 - 1.1359i   3-hcKE  
    >;,23X  
    2.5线性代数方程(组)求解 kE'p=dXx  
    ]sb?lAxh{  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   aUZ?Ue9l>2  
    S1^/W-yoc~  
         AX=B   iXo; e  
    Xydx87L/-e  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   PWl;pBo  
    =t-Ud^3  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   i4D]>  
    {U_ ,y(V  
        如果将原方程式改写成 XA=B   gPB=Z!  
    e8 ]CB  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   GBb8 }lx  
    j1g$LAe  
        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。   C('D]u$Hdk  
    eC"e v5v  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   iu=Mq|t0  
    ty['yV-;a  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   s3JzYDpy  
    02;'"EmP$  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   /r'Fq =z  
    jRC{8^98  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   u->[ y1JY  
    7=fN vES2  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   q!0HsF  
    HLDv{G'7  
    X = % 注意X为行向量   V)~b+D  
    {ObY1Y`ea  
    -2   [rcM32  
    !O!:=wq  
    5   s-Gd{=%/q  
    )fXw~  
    6   #@BhGB`9Qt  
    83V\O_7j  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   n-M6~   
    !1R?3rVQS  
    C = % C=B   /7S g/d%c  
    8v4krz<Iq  
    10   I_8 n>\u  
    *y<eK0  
    5   Ou4hAm91s  
    J#wf`VR%  
    -1   jNX6Ct?  
    /PaS <"<P@  
    >> A=A'; % 将A先做转置   X{cB%to  
    #B?lU"f8q^  
    >> B=[10 5 -1];   /V+7:WDj  
    [g"nu0sOK  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   B=W#eu <1  
    r\fkx>  
    X = % 注意X为列向量   `dX0F=Ag?  
    zp9lu B  
    10  5  -1   5#f_1 V  
    Ew.6y=Ba  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
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    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? e^;:iJS  
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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