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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   .:r l<.  
    vLI'Z)\  
    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:   nOTe 3?i>  
    A9Kt^HR  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   H'a6] ]2  
    Tji*\<?  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   wNvq['P  
    Q{= DLm`  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   e5 N$+P"  
    vFwhe!  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   i4Da'Uk  
    5D+rR<pD}"  
        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。   ^i[bo3  
    #kQ1,P6,(  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   /JjSx/  
    ,8@q2a/  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   T deHs{|  
    'IQ;; [Q  
    >>S2 = 'sin(a)';   lK Ry4~O  
    Lo*vt42{4  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   \ORE;pG  
    q~. .Z Y`7  
    >>diff(S1)   4D)M_O  
    F]GX;<`  
    ans=18*x^2-8*x+b   `D $ "K1u  
    X"!tx  
    >>diff(S1,2)   T&ib]LmR  
    sjy/[.4-  
    ans= 36*x-8   OE/r0C<&  
    ]u|5ZCv0  
    >>diff(S1,'b')   * `3+x  
    e'X"uH Xt.  
    ans= x   +8}8b_bgH  
    bQ`2ll*(  
    >>diff(S2)    Il]p >B  
    *#.Ku(C+  
    ans=   m`&6[[)6~  
    /_Fi4wZ  
    cos(a)   ffy,ds_7  
    a(_3271  
    >>diff(S3)   D\Fu4Eg  
    9~v#]Q}Z}4  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   "lA8CA  
    :DJLkMP  
    >>simplify(diff(S3))   {!*dk V  
    ^f] 9^U{  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   \iH\N/  
    PmA_cP7~  
    2.2积分   %GigRA@no  
    2,rjy|R`  
    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 }F-,PSH Ml  
    OouR4  
    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:   wKE}BO >  
    P EMuIYm$  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   Z8:'_#^@a[  
    ;y.<I&  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   <3 I0$?xL  
    e@DVf  
    int(f,a,b) 传回f对预设独立变数的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   }g"K\x:Z  
    ;HmQRiCg  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   ^o(C\\>{&  
     z:d+RMA  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   5N[H@%>QO  
    )2?A|f8  
    我们示范几个例子:   CTZ#QiNP  
    Wdp4'rB  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   S~ZRqL7Z O  
    %(~8a  
    >>S2 = 'sin(a)';   ;m}o$`  
    |#5_VEG  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   sf,9Ym  
    M5{vYk>,1Q  
    >>int(S1)   }4_c~)9Q  
    (!koz'f  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   +pjU4>)  
    ?>iZ){0,  
    >>int(S2)   &P(vm@*  
    ^ oh%Ns  
    ans= -cos(a)   1-}$sO c  
    :i]g+</  
    >>int(S3)   wb6$R};?  
    ZIJTGa}B q  
    ans= 2/3*x^(3/2)   QW>(LGG=  
    7WN$ rl5/  
    >>int(S3,'a','b')   XaYgl&x'!x  
    oT^r  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   KDYyLkI dr  
    6'JP%~QlS  
    >>int(S3,0.5,0.6)     y:dwx*Q9I  
    Ts 3(,Y  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   `bEum3l\6]  
    !gG\jC~n  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   b* o,re)Dj  
    K9Bi2/N  
    ans= 0.0741   uH8`ipX  
    G9jlpf5>  
    2.3求解常微分方程式   #mbl4a  
    1a;&&!X  
       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'' ,     Ge4 tc  
    6| {uZNz  
    condition则为初始条件。       uT{.\qHo  
    Gq^#.o]  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       KDy:A>_ G"  
    fa;GM7<e)  
    y'=3x2, y(2)=0.5     Mta;6<  
    nuX W/7M  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       'gv7&$X}4  
    !Mk:rO-L  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3      P7 p'j  
    Y$6W~j  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       &<%U7?{~  
    Ow7I`#P  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       1w|V'e?kb  
    o*1t)HL<  
    ans= x^3-7.500000000000000       k0R;1lZ0n  
    m 1lfC  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       9@|X~z5E  
    hy|X(m  
    ?4}EhXR(  
    6Bfu89  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       1MzOHE  
    7<VfE`Q3  
    ans= atan(x^2+1)     Q.[^5 8  
    mLn =SU{#  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       ))>)qav  
    $\@yH^hL  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     =xX\z\[A  
    R!.HS0i.  
    `;R|SyrX  
    id.W"5+  
    2.4非线性方程式的实根   0IEFCDeCO  
    v`$9;9  
        要求任一方程式的根有三步骤:     ^y"$k  
     ]=g |e  
        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,Bl]8C5  
    '3@WF2a  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   d/OIc){tD  
    <~Tlx:  
        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」。   jsvD[\P  
    3f :I<S7  
        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。   < &'r_m  
    ^50/.Z >  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   _r|$H_#  
    :/IcFU~)M  
        例一、方程式为   8EPV\M1%  
    ]Zim8^n?`.  
        sin(x)=0   QPfS3%p`  
    :*!u\lV\  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   ,&HZvU&  
    ?WX&,ew~  
    >> 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   y6o^ Knl  
    RfwTqw4@  
      r=3.1416   v=|BqG`  
    Mf&W<n^j  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   MNiu5-g5  
    05MtQB   
    r = 6.2832   6Bp{FOj:Ss  
    `B6{y9J6  
        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:   AAdRuO{l1  
    q $`:/ ehw  
    >> x=linspace(-2,3);   8Db~OYVJG  
    b~b(Ed{r  
    >> y=humps(x);   O`dob&C  
    Co19^g*  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 88U4I  
    GD'C^\E aZ  
       ]T(O;y*m   
    BQB O]<99  
    vd /_`l.D  
    WytCc>oL  
    u6y\GsM.a  
    c)SSi@< cv  
    Ytx+7OLe  
    GGF;T&DWad  
    S53%*7K.  
    6DJ,/J2F  
    Xx|&%b{{r  
       z[v5hhI)4  
    _T5~B"*  
    >> r=fzero('humps',1.2)   9zO3KT2  
    ''BP4=r5 n  
    r = 1.2995   vo`wYJ3W  
    ].dTEzL9X  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   :/%Vpdd@  
    oAyk  
        这个方程式其实是个多项式,我们说明除了用 roots 函数找出它的根外,也可以用这节介绍的方法求根,注意二者的解法及结果有所不同。求根方式如下:   q 8=u.T  
    Uzb"$Ue4  
    % m-function, f_1.m   [l#WS  
    g-p OO/|  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   C3@.75-E  
    @?B=8VHR  
    y=x.^3-2*x-5;   {C]M]b*F6(  
    ;wQWt_OtuJ  
    >> x=linspace(-2,3);   EJWMr`zdn  
    ;@d %<yMf@  
    >> y=f_1(x);   fr#lH3  
    4nl>&AV  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   g=Qga09  
    @IiT8B  
       M2@q{RiS  
    &vMH AZd  
    Ix"c<1 I  
    K%=n \ Y  
    lIFt/  
    <Z m ,q}  
    uAvs  
    =|U2 }U;  
    ZHC sv]l  
    G'Q7(c  
    3yKI2en"  
    9uS7G*  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   ooZ-T>$  
    Tc88U8Gc  
    r = 2.0946   ,\IqKRcYU  
    pz&=5F  
    >> p=[1 0 -2 -5]   3,vH:L4  
    `90v~O F  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   ,K9UT#h  
    f0D Ch]  
    r =   40#KcbMa|  
    -8tA~;p  
    2.0946   xapkhIW2\  
    N9n1s2;o  
    -1.0473 + 1.1359i   H~ZSw7!M8  
    \OU+Kl<  
    -1.0473 - 1.1359i   7&At _l_  
    4]B3C\ v  
    2.5线性代数方程(组)求解 5pok%g  
    *b)b#p  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   R82Y&s;  
    tH'VV-!MZ  
         AX=B   13QCM0#  
    '!2t9B8XX  
    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   %b{!9-n}  
    qXI30Yo#d  
    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。   zl:D|h77  
    kW!:bh  
        如果将原方程式改写成 XA=B   m@,>d_|-K-  
    r{Q< a  
    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   zOE6;c8 1  
    %8*d)AB:  
        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。   )j6>b-H   
    _#4,&bh8  
        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)。   'i(p@m<'  
    =CVT8(N*  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   J:lwq@u  
    GiZ'IDV  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   YW{V4yW  
    }}1/Ede{5  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   v 2GhR*  
    .zAafi0  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   ;iORfUjxrq  
    vs@:L)GW\  
    X = % 注意X为行向量   S1zw'!O5  
    :'dc=C  
    -2   M([H\^\:  
    I.u,f:Fl'  
    5   YgiGI <U  
    Z]S0AB.Z@  
    6   _cw ^5  
    %~5Q^3$O  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   `fkri k  
    #P-HV  
    C = % C=B   h<K;VpL6  
    JYr7;n'!  
    10   Kk98FI0]  
    "|'`'W  
    5   VQ?H:1R  
    8~ )[d!'  
    -1   y+scJ+<  
    IJc#)J.2A  
    >> A=A'; % 将A先做转置   s~$4bN>LD  
    i 9tJHeSm  
    >> B=[10 5 -1];   >1U@NK)HfY  
    Cj1UD;  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   C55n  
    N&ql(#r  
    X = % 注意X为列向量   b<(UmRxx3  
    Au._n,<  
    10  5  -1   wmr%h q  
    ,Q#tA|:8j  
    >> 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? _/]:=_bf_z  
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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