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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 正序阅读 楼主  发表于: 2008-10-21
    2.1微分   @FbzKHdV/  
    2cmqtlW"  
    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:   [6-l6W  
    =a {Z7W  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   x[>A'.m@)  
    ]&9f:5',  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   :s$9#}hw,  
    )v|a:'%K_  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   Mv9s  
    h{h=',o1  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   r^ "mPgY  
    WUHx0I  
        数值微分函数也是用diff,因此这个函数是靠输入的引数决定是以数值或是符号微分,如果引数为向量则执行数值微分,如果引数为符号表示式则执行符号微分。   .KB*u*h  
    YqDw*S{  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   3s|tS2^4  
    f5yd2wKy6  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   7C 4Njei"  
    o+tY[UX  
    >>S2 = 'sin(a)';   vfo[<"  
    !W3Le$aL  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   *wSl~J|ZM%  
    8l}|.Q#--  
    >>diff(S1)   tRXM8't   
    3^fZUldf  
    ans=18*x^2-8*x+b   "jpjBH:c$  
    ^Krkf4fO  
    >>diff(S1,2)   =T\pq8  
    ~\oJrRYR`  
    ans= 36*x-8   <<A@69"4n  
    s@ q54  
    >>diff(S1,'b')   cdh1~'q/  
    i\<l&W  
    ans= x   )kd)v4#  
    bh_ALu^CSX  
    >>diff(S2)   B"EMir'  
    BHK_=2WYz  
    ans=   d+IPa<N  
    V,Gt5lL&/!  
    cos(a)   OE[/sv  
     c\x?k<=  
    >>diff(S3)   U}5uy9A  
    KS| $_-7 u  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   6 =kd4'yV  
    Og&2,`Jb  
    >>simplify(diff(S3))   HK-?<$Yc  
    C )P N  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   6#K_Rg>.  
    SMhT>dB  
    2.2积分   m.$Oo Mu'  
    [lnN~#(Y  
    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 $:xUXEi{  
    O-G@To3\  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   BPPhVE  
    L3W ^ip4  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   Ft|a/e  
    kO5KZ;+N-  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   B02~/9*Y"  
    9S<W~# zz  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   <D 5QlAN  
    hrW.TwK  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   V}J W@  
    mDq0 1fU4  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   '}OrFN  
    Uvuvr_IP  
    我们示范几个例子:   ~k J#IA  
    : i(h[0  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   LCdc7  
    wY=ky629  
    >>S2 = 'sin(a)';   I{2e0  
    ud.S, 8Sy  
    >>S3 = 'sqrt(x)';    %"z W]  
    ypsCyDQK`  
    >>int(S1)   QvqBT  
    }tJ:-!*2  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   EU\1EBT^  
    IGp-`%9  
    >>int(S2)   Z c"]Cv(  
    0? l  
    ans= -cos(a)   !#X^nlc  
    > W0hrt?b  
    >>int(S3)   R<wb8iir  
    7i'vAOnw^  
    ans= 2/3*x^(3/2)   =DqGm]tA  
    x:@e ID  
    >>int(S3,'a','b')   &d*9#?9  
    Vk-_v5  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   0)84Z.k  
    m t*v@'l.  
    >>int(S3,0.5,0.6)     0W>O,%z&P#  
    e;gf??8}  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   YV2^eGr.  
    %+'&$  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   CsE|pXVG  
    n XQg(!  
    ans= 0.0741   ~L1N1Z)Kk  
    9 np<r82  
    2.3求解常微分方程式   tG{Vn+~/  
    G3e%~  
       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'' ,     /wK7l-S  
    V*/))n?  
    condition则为初始条件。       Mc\lzq8\ 1  
    ]f-e/8$`@  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       CBvBBt*  
    "=RB #  
    y'=3x2, y(2)=0.5     {=(4  
    }x8fXdd  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       z=u4&x|xA  
    #VrT)po+  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     >U}~Hv]  
    H37Z\xS  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       _\1(7?0D  
    wUSWB{y  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       )45,~+XX  
    +\E\&^ZQ  
    ans= x^3-7.500000000000000       (+ >n/I6  
    |UBJu `%  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相        d,H%  
    E+>;tLw3j  
    g-]td8}#  
    Z-~^)lo  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       }\irr9,  
     ^@ux  
    ans= atan(x^2+1)     )/=J=xw2  
    2ru6 bIb;  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       nd?m+C&W  
    i?R qv<n  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     1"e=Zqn$)  
    g>Z1ZK0;M  
    y}3V3uqK  
    EXzY4D ^  
    2.4非线性方程式的实根   4C2 D wj  
    *r_.o;6  
        要求任一方程式的根有三步骤:     E6G^?k~q  
    BE U[M  
        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, FJD*A`a  
    fY `A  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   #2dmki"~(  
    E>[~"~x"pV  
        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」。   oNdO@i%.q4  
    'R$~U?i8  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   nQgn^z#  
    1|%$ie  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   qzG'Gz{{qu  
    6ZM<M7(V  
        例一、方程式为   d EXw=u  
    ~!uK;hI  
        sin(x)=0   ffWvrY;j[  
    57#:GN$EL  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   ,5/gNg  
    }skXh_Vu4  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   ;CC[>  
    F |GWYw'%  
      r=3.1416    t9=rr>8)  
    fL@[B{XMM  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   lyT~>.?{  
    8Ej2JMc  
    r = 6.2832   oo qNPLa  
    vbWX`skU  
        例二、方程式为MATLAB 内建函数 humps,我们不须要知道这个方程式的形态为何,不过我们可以将它划出来,再找出根的位置。求根方式如下:   >sP;B5S  
    Z2ZS5a  
    >> x=linspace(-2,3);   `zvYuKQ.}  
    xE}q(.]  
    >> y=humps(x);   e5AiIVlv  
    L h0<A%  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 :jhJp m1Xq  
    5-sxTp  
       sPhh#VCw{  
    @U9ov >E  
    #A|M NJ%m  
    h;Bol  
    'tdjPdw  
    w ggl,+7  
    cL}g7D  
    s*Fmu7o43  
    rj6wKf z  
    "{&!fD~w  
    dtnAMa5$T  
       ^,rbA>/L  
    U_!6pqFc  
    >> r=fzero('humps',1.2)   w</kGK[O  
    !W6]+  
    r = 1.2995   >Rr]e`3wG  
    NTn-4iJy  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   a~{mRh  
    e06r5%|.%  
        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:    :${Lm&J  
    *l5/q\D  
    % m-function, f_1.m   8J@REP4  
    K/08F|]a  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   Bt.WRRpAB  
    .<tb*6rX>  
    y=x.^3-2*x-5;   (l$bA_F \  
    2AdV=n6Z  
    >> x=linspace(-2,3);   ;Neld #%J  
    1_F2{n:yp  
    >> y=f_1(x);   yDHH05Yl  
    l.&6|   
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   "d{ |_Cf  
    U/TF,JUI  
       QYg2'`(  
    O* 7" Q&  
    O8M;q!)y  
    = i `o+H  
    d^,u"Z9P  
    QupCr/Hs  
    $L3UDX+F  
    G"C'/  
    &L;0%  
    -l^u1z  
    ]r|X[9  
    LB-4/G$  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   Qxt ,@<IK  
    uN'e~X6  
    r = 2.0946   tLLP2^_&  
    sv =6?uYW  
    >> p=[1 0 -2 -5]   X62GEqff  
    qL] !/}  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   /SjA;c! .  
    }+,;wj~  
    r =   z#*fELV  
    7hQrL+%q8  
    2.0946   <Azv VSA,  
    %[5hTf  
    -1.0473 + 1.1359i   8I`>tY  
    LG@5Z-  
    -1.0473 - 1.1359i   XB^o>/|@S  
    )%gi gQZ+  
    2.5线性代数方程(组)求解 U+URj <)  
    jsjH.O  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   N<9C V!_  
    YG$Y4h" @"  
         AX=B   r. :LZEr  
    (xy/:i".V  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   l jQru ^(u  
    j$,:cN  
    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。   5hg:@i',  
    8-+Ce;h  
        如果将原方程式改写成 XA=B   KHI-m9(  
    r_F\]68  
    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   xZwG@+U=X  
    >2tYw,m  
        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。   I^emH+!MW  
    I ze+](  
        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)。   srLXwoN[  
    2h%/exeS;  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   "@#^/m)  
    7'LKyy !"3  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   ">@]{e*  
    i]Njn k  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   Y({&} \o  
    s#hIzt  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   p D-k<8|  
    I<Wp,E9G#  
    X = % 注意X为行向量   {CdQ)|  
     LhKaqR{  
    -2   .nl!KzO6g  
    2<q>]G-nN  
    5   &e0BL z  
    zmB6Y t  
    6   &{-r 5d23  
    Jz<-B  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   f{mWy1NH\  
    i&=I5$  
    C = % C=B   {<+B>6^  
    H65><38X/  
    10   ]Dec/Nnj  
    W|'7)ph  
    5   /N'0@ q  
    \MI2^J N  
    -1   3Xcjr2]~  
    3dheT}XV?p  
    >> A=A'; % 将A先做转置   X$BN &DD  
    <hkSbJF  
    >> B=[10 5 -1];   3b{ 7Z 2  
    +-2o b90_m  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   ,Pi!%an w  
    }:+SA  
    X = % 注意X为列向量   &rs   
    71b0MHNkvv  
    10  5  -1   8z1#Q#5  
    J'}G~rB<<  
    >> X=B*inv(A); % 也可以反矩阵运算求解
     
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    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
    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fgh1106
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    只看该作者 4楼 发表于: 2010-09-15
    附件呢? ).`v&-cK4E  
    离线yanzongqun
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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k123123123
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    只看该作者 2楼 发表于: 2009-03-21
    要文件啊·····
    离线wanghong74
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    只看该作者 1楼 发表于: 2008-10-30
    很感兴趣!!!!!!!!!!