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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   6u8`,&U  
    ; h/Y9uYn  
    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:   D=9x/ ) *G  
    Rg0\Ng4|G  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   RoJ&dK  
    BN#^ /a-  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   G>#L  
    1(On.Y=   
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   ;qG a|`#j  
    {Z-5  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   !X[lNt O  
    "GZhr[AW  
        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。   :*}tkr4&eh  
    F!zZIaB]  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   6"ZQN)7  
    YdC:P# Nf  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   v,g,c`BjK  
    \?g)jY  
    >>S2 = 'sin(a)';   8&dmH&  
    ]*):2%f  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   H~x0-q<8  
    ukG1<j7.  
    >>diff(S1)   zg8m(=k'  
    3 5|5|m a  
    ans=18*x^2-8*x+b   xo^_;(;  
    7J$ ^R6rh  
    >>diff(S1,2)   \%^<Ll  
    K")-P9I6-f  
    ans= 36*x-8   U$0#j  
    jZm1.{[>  
    >>diff(S1,'b')   L$7v;R3  
    9%\q*  
    ans= x   Z~$&h  
    tk1qgjE(?  
    >>diff(S2)   !u4oo-  
    wond>m 3  
    ans=   {yspNyOx  
    mnu7Y([2>  
    cos(a)   &?zJ|7rh@|  
    S1`+r0Fk~n  
    >>diff(S3)   X)~JX}-L  
    (`>4~?|+T  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   puMpUY  
    3ck;~Ncj<  
    >>simplify(diff(S3))   ^f3F~XhY3  
    PPE:@!u<  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   >@ge[MuS  
    fa<83<.D  
    2.2积分   PX]A1Kt?  
    [@>Kd`!'  
    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 %li'j|  
    u!{P{C  
    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:   r,yhc =  
    <M+ZlF-`  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   _Vp9Y:mX2  
    tLV9b %i(  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   x#Hq74H,  
    T(3"bS.,  
    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   ! daXF&q  
    7%)4cHZ^$?  
    int(f,'t',a,b) 传回f对独立变数t的积分值,积分区间为[a,b],a和b为数值式   6aMqU?-  
    ;t*45  
    int(f,'m','n') 传回f对预设变数的积分值,积分区间为[m,n],m和n为符号式   }tj@*n_  
    chfj|Ce]x  
    我们示范几个例子:   G4<'G c  
    dc%+f  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   :LcR<>LZ  
    !;iySRZr  
    >>S2 = 'sin(a)';   DSET!F;PG  
    lBPZB%  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   c&F"tLl  
    oD!72W_:  
    >>int(S1)   .sjM$#V=  
    G}f.fR Y  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   *,pG4kh!  
    F=d#$-yg  
    >>int(S2)   pw&l.t6.  
    r 97 VX>  
    ans= -cos(a)   {!6!z,  
    u49/LtB\  
    >>int(S3)   &t%ICz&3  
    M}M.  
    ans= 2/3*x^(3/2)   =_Qt&B)  
    j.ANBE96>  
    >>int(S3,'a','b')   FV:{lC{h~  
    (x?A#o>%  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   $IB@|n  
    rq2XFSXn  
    >>int(S3,0.5,0.6)     \{NeDv{A  
    ::adT=  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   -+ $u  
    wIi(p5*  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   (lEWnf=2h  
    <\Y>y+$3  
    ans= 0.0741   cWh Aj>?_Q  
    eFZ`0V0  
    2.3求解常微分方程式   u4+)lvt  
    {WFYNEQ[  
       MATLAB解常微分方程式的语法是dsolve('equation','condition'),其中equation代表常微分方程式即y'=g(x,y),且须以Dy代表一阶微分项y' D2y代表二阶微分项y'' ,     |h6)p;`gc  
    sV3/8W13  
    condition则为初始条件。       y>Nlj%XH  
    ;~/  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       ^$rt|]  
    \ m 2[  
    y'=3x2, y(2)=0.5     !BK^5,4?--  
    C"hc.A&4  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       tTQ>pg1{qh  
    "$ u"Py  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     l2n>Wce9  
    8kO|t!?:U  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       NaAq^F U  
    b/ ~&M+)  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       HM ^rk  
    Xo]FOJ 5  
    ans= x^3-7.500000000000000       MZ% P(5  
    uXK$5"  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       KOw Ew~  
    dd98v Vj  
    E%/E%9-7\  
    !f_Kq$.{  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       |urohua  
    ){8^l0b  
    ans= atan(x^2+1)     g($y4~#  
    *:GoS?Ma  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       {e>}.R  
    P]!eM(  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     ~#(bX]+A  
    JX>_imo  
    ]sbu9O ^"f  
    ydoCoD w  
    2.4非线性方程式的实根   .5_w^4`b  
    ]FsPlxk6  
        要求任一方程式的根有三步骤:     97<Y. 0  
    2/(gf[elX  
        先定义方程式。要注意必须将方程式安排成 f(x)=0 的形态,例如一方程式为sin(x)=3, W 4 )^8/  
    =`.9V<  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   /z5j.TMs  
    lD 9'^J  
        代入适当范围的 x, y(x) 值,将该函数的分布图画出,藉以了解该方程式的「长相」。   C 5)G^  
    . VWH  
        由图中决定y(x)在何处附近(x0)与 x 轴相交,以fzero的语法fzero('function',x0) 即可求出在 x0附近的根,其中 function 是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个,则须再代入另一个在根附近的 x0,再求出下一个根。   >&Bg F*mm  
    dHd{9ftyF  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   >W 8!YOc  
    i[WTp??Uv  
        例一、方程式为   =}_c=z?UY  
    W\FKA vS  
        sin(x)=0   /I".n]  
    I,t 0X)  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   T>W(Caelq  
    -OVJ]  
    >> r=fzero('sin',3) % 因为sin(x)是内建函数,其名称为sin,因此无须定义它,选择 x=3 附近求根   va#~ \%`  
    4[rD|  
      r=3.1416   +O9l@X$l=  
    vhKeW(z  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   :t9(T?2  
    S@Jl_`<  
    r = 6.2832   *>Om3[D  
    31J7# S2  
        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:   vC+mC4~/(  
    G}] ZZ  
    >> x=linspace(-2,3);   yh lZdF  
     @(Q4  
    >> y=humps(x);   Gz ^g!N[  
    AF **@iG  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 */?L_\7  
    NE3G!qxL  
       `p'L3u5H-  
    WET $H,  
    qdUlT*fw  
    'VR5>r  
    ?CM,k0  
    YHCXVu<.b  
    vjbot^W9  
    ;?%2dv2d  
    *1%=?:$(r6  
    vJXd{iQE@C  
    r}03&h~Hc&  
       9.PY49|  
    Fv e,&~  
    >> r=fzero('humps',1.2)   nef-xxXC^I  
    !YAkHrF`[0  
    r = 1.2995   O(WFjmHx  
    qY#*zx  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   0qJ 3@d  
    (}] 74Lc  
        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:   Gs*ea'T)  
    bu@Pxz%_  
    % m-function, f_1.m    0fNWI  
    -YS n 3=  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   2Uu,Vv  
    =fG(K!AQ  
    y=x.^3-2*x-5;   BWw7o{d  
    ^JY R^X>_  
    >> x=linspace(-2,3);   '!IX;OSjH  
    => -b?F0(c  
    >> y=f_1(x);   yHT}rRS8  
    M(oW;^B  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   n>Zkx+jLj<  
    zA-?x1th&  
       f\/};a  
    ilFM+x@  
    {"4t`dM  
    I|iI ,l/9  
    :gQc@)jZ(*  
    +wT,dUin_<  
    \gIdg:"02  
    '90B),c{  
    iAup',AZg  
    li NPXS+  
    `EWeJ(4Z@  
    ?6uh^Qal  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   QZ9 )uI  
    @,zBZNX y  
    r = 2.0946   j-yD;N  
    a$9UUH-|  
    >> p=[1 0 -2 -5]   ,9W0fm \t  
    G)b]uX  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   S5bk<8aPP  
    R<JI  
    r =   |#!25qAT  
    9(u2jbA  
    2.0946   e(!a~{(kq%  
    DYzVV(_J"  
    -1.0473 + 1.1359i   /0@}7+&  
    [C7:Yg7  
    -1.0473 - 1.1359i   h"ZF,g;a  
    ?8vjHEE  
    2.5线性代数方程(组)求解 :Z1_;`>CT  
    '7_'s1  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   Prjl ;[I}  
    )%#hpP M^  
         AX=B   s,` n=#  
    6p1TI1(  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   X Phw0aV  
    CGv(dE,G&]  
    要解上述的联立方程式,我们可以利用矩阵左除 \ 做运算,即是 X=A\B。   zRf]SZ(t O  
    5!y3=.j  
        如果将原方程式改写成 XA=B   C5XCy%h  
    R`s /^0  
    其中 A 为等式左边各方程式的系数项,X 为欲求解的未知项,B 代表等式右边之已知项   dcXtT3,kpX  
    U/jJ@8  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   p8F|]6Z  
    }m0Lr:vq<r  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   _VY]  
    FK mFjqY  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   P#Eqe O  
    1b_ ->_9  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   G%'h'AV"  
    1 C[#]krh  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   fnB-?8K<  
    EE%OD~u&9#  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   aIqNNR  
    !q7M+j4  
    X = % 注意X为行向量   V(w[`^I>~  
    !$_mWz  
    -2   n,V`Y'v)  
    O`@$YXuD  
    5   XP{ nf9&  
    z{ymVd0#  
    6   4tq>Lx^5U  
    b_wb!_  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   tQ|b?3  
    IM +Dm  
    C = % C=B   HkrNh>^=  
    poXkH@[O  
    10   {]Lc]4J  
    =Oo*7|Z  
    5   4["}U1sG  
    Z;%qpsq  
    -1   f_z2d+  
    4|Y0 $(6o  
    >> A=A'; % 将A先做转置   ]8H;LgM2  
    yn %w'  
    >> B=[10 5 -1];   <@zOdW|{:  
    ?m~x%[Vn  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   QQrvT,]  
    uO":\<1#  
    X = % 注意X为列向量   ]v9<^!  
    71)HxC[6vA  
    10  5  -1   "bw4 {pa+  
    071w o7  
    >> 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? xeu] X|,  
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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