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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   'b#RfF,7H}  
    Z_Jprp{3h  
    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:   7_C;-  
    c=]qUhnH  
    diff(f) 传回f对预设独立变数的一次微分值   sKYb&2 wJ  
    ufAp 7m@ud  
    diff(f,'t') 传回f对独立变数t的一次微分值   7sKN`  
    w='1uV<6  
    diff(f,n) 传回f对预设独立变数的n次微分值   wEL$QOu$  
    Bv_C *vW  
    diff(f,'t',n) 传回f对独立变数t的n次微分值   | n5F_RL  
    0Ci\(  
        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。   0jCYOl  
    b:3n)-V{u  
        先定义下列三个方程式,接著再演算其微分项:   YfL|FsCh  
    y;Xb." e~  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   }rf_:  
    6OR5zXpk  
    >>S2 = 'sin(a)';   Jcf'Zw"\  
     ^ZnlWZ@r  
    >>S3 = '(1 - t^3)/(1 + t^4)';   TxAT ))  
    y;A<R[|Ve  
    >>diff(S1)   ~01 o  
    |S48xsFvq  
    ans=18*x^2-8*x+b   p48M7OV  
    D>M a3g  
    >>diff(S1,2)   {[WEA^C~Q  
    !GI*R2<W  
    ans= 36*x-8   ?:l3O_U 5  
    kG_ K&,;@  
    >>diff(S1,'b')   Z7RGOZQ}G  
    ,JIjAm*2  
    ans= x   tiG=KHK%o  
    '9^+J7iO(+  
    >>diff(S2)   kbzzage6L  
    DQO~<E6c  
    ans=   Dyv 6K_,  
    gTWl];xja  
    cos(a)   +F3@-A  
    *y[i~{7:  
    >>diff(S3)   }~pT saw  
    e! V`cg0  
    ans=-3*t^2/(1+t^4)-4*(1-t^3)/(1+t^4)^2*t^3   *sK")Q4N  
    E!<w t  
    >>simplify(diff(S3))   ,l`4)@{G  
    1A\Jh3;Q  
    ans= t^2*(-3+t^4-4*t)/(1+t^4)^2   T0BFit6  
    am,UUJ+h>  
    2.2积分   =au7'i|6  
    rT$J0"*=  
    int函数用以演算一函数的积分项, 这个函数要找出一符号式 F 使得diff(F)=f。如果积 5BKga1Q  
    OZ 4uk.)  
    分式的解析式 (analytical form, closed form) 不存在的话或是MATLAB无法找到,则int 传回原输入的符号式。相关的函数语法有下列 4个:   SK f9 yS#  
    DM"nxTVre  
    int(f) 传回f对预设独立变数的积分值   2u 8z>/G  
    )]x/MC:9r  
    int(f,'t') 传回f对独立变数t的积分值   z5G<h  
    R2{y1b$l  
    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   J.'}R2gT1  
    ]q@/:I9]  
    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   pvCn+y/U;  
    :SFcnYv0  
    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   $1<V'b[E  
    J6pQ){;6  
    我们示范几个例子:   bOR1V\Jr$q  
    p6~\U5rXm  
    >>S1 = '6*x^3-4*x^2+b*x-5';   !Ra.DSL  
    (iM*Y"Y  
    >>S2 = 'sin(a)';   UHr0J jQK  
    ={& }8VA  
    >>S3 = 'sqrt(x)';   dXr=&@ 1  
    57r?`'#*  
    >>int(S1)   +~~FfIzf#  
    _SU%ul  
    ans= 3/2*x^4-4/3*x^3+1/2*b*x^2-5*x   9W{`$30  
    %|mRib|<C  
    >>int(S2)   (p4|,\+  
    c%p7?3Ry  
    ans= -cos(a)   yt,xA;g  
    `I*W}5  
    >>int(S3)   i,HafY  
    951"0S`Lo  
    ans= 2/3*x^(3/2)   9WN 4eC$  
    Q1tZ]Q.6  
    >>int(S3,'a','b')   &k'J5YHm8H  
    c_$9z>$  
    ans= 2/3*b^(3/2)- 2/3*a^(3/2)   OO)m{5r,{  
    +EI+@hS  
    >>int(S3,0.5,0.6)     EC[2rROn\  
    tbz?th\#  
    ans= 2/25*15^(1/2)-1/6*2^(1/2)   r!Ujy .R  
    kMD:~ V  
    >>numeric(int(S3,0.5,0.6)) % 使用numeric函数可以计算积分的数值   1J$sIY,Ou  
    -$Y@]uf^  
    ans= 0.0741   U)IW6)q  
    "#7~}Z B  
    2.3求解常微分方程式   zY?GO"U"  
    Jpi\n- d!  
       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'' ,     w74 )kIi  
    n _G< /8  
    condition则为初始条件。       02g!mJW>}y  
    );4lM%]eb  
    假设有以下三个一阶常微分方程式和其初始条件       _ _x2xtrH  
    =HJ)!(  
    y'=3x2, y(2)=0.5     "Mt4~vy  
    r{DR$jD  
    y'=2.x.cos(y)2, y(0)=0.25       jKFypIZ4  
    x13t@b  
    y'=3y+exp(2x), y(0)=3     :U^!N8i"=  
    "`pI! nj  
    对应上述常微分方程式的符号运算式为:       H(qDQqJHYy  
    \i Ylh HD  
    >>soln_1 = dsolve('Dy = 3*x^2','y(2)=0.5')       hoy+J/  
    sTu6KMn  
    ans= x^3-7.500000000000000       u\~dsD2)q  
    L2"fO  
    >>ezplot(soln_1,[2,4]) % 看看这个函数的长相       h-0sDt pR  
    q}-q[p? 5  
    dB{o-R  
    INca  
    >>soln_2 = dsolve('Dy = 2*x*cos(y)^2','y(0) = pi/4')       #=)(t${7'  
    t*<@>]k  
    ans= atan(x^2+1)     \^<eJf D  
    d*7nz=0&$  
    >>soln_3 = dsolve('Dy = 3*y + exp(2*x)',' y(0) = 3')       unE h  
    L_fu<W  
    ans= -exp(2*x)+4*exp(3*x)     >)g`;iO  
    F Qtlo+3  
    OnO56,+S^  
    cID{X&or  
    2.4非线性方程式的实根   HKA7|z9{  
    U1pL `P1  
        要求任一方程式的根有三步骤:     w2B If[~t  
    0IHcyb  
        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, KPGo*mY  
    $[zy|Y(  
    则该方程式应表示为 f(x)=sin(x)-3。可以 m-file 定义方程式。   ,xA`Fu9^  
    md`PRZzj@  
        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」。   asT*Z"/Q!  
    ImJ2tz6  
        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。   xf1@mi[a  
    FI @!7@  
        以下分别介绍几数个方程式,来说明如何求解它们的根。   @ eQIwz  
    x5q5<-#  
        例一、方程式为   c(@V t&gE  
    B j!{JcM-^  
        sin(x)=0   .ztO._J7f  
    ^l\U6$3  
        我们知道上式的根有 ,求根方式如下:   CRy;>UI  
    "b&[W$e  
    >> 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   zyNg?_SM  
    +bwSu)k  
      r=3.1416   C(i1Vx<-  
    s;-(dQ{O  
    >> r=fzero('sin',6) % 选择 x=6 附近求根   2BA'Zu`  
    gC-3ghmgS  
    r = 6.2832   ha6jbni  
    h WvQh  
        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:   v]CH L# |  
    Y*-#yG9  
    >> x=linspace(-2,3);   :BLD &mb"Y  
    9Xw(|22  
    >> y=humps(x);   o#V}l^uU=  
    3D3/\E#'o  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在0和1附近有二个根 Ii"h:GY;\  
    E0XfM B]+  
       ~(4;P%L:  
    >3R)&N  
    n_[;2XQQ  
    @ToY,@]e  
    ?LU]O\p  
    g9 .b6}w!  
    G]Fp},  
    Ogp Zwwk  
    xij`Mr  
    2y/|/IW=  
    aw z(W >  
       i v7^ !  
    qV^Z@N+,  
    >> r=fzero('humps',1.2)   };5d>#NK,Y  
    I^h^QeBis  
    r = 1.2995   F91'5D,u0  
    Wr.G9zq.+  
    例三、方程式为y=x.^3-2*x-5   "8{#R*p  
    L+s3@ C;b  
        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:   *c<=IcA  
    :77dl/d%  
    % m-function, f_1.m   4-RzWSFbo`  
    N?]HWP^pg  
    function y=f_1(x) % 定义 f_1.m 函数   %fY\vd 2  
    kk6Af\NZ  
    y=x.^3-2*x-5;   r+6=b"  
    @edx]H1~^  
    >> x=linspace(-2,3);   I"TFj$Pg  
    '!8'Xo@Go3  
    >> y=f_1(x);   (* WO<V  
    Z_iVOctP  
    >> plot(x,y), grid % 由图中可看出在2和-1附近有二个根   QDO.&G2  
    wxy. &a]  
       L\1&$|?  
    zo!e<>o  
    9"T&P_   
    fO6i  
    IGKF&s*;{[  
    *}mk$bA  
    =Kf]ZKj)  
    >NL4&MV:  
    TGUlJLT  
    h+,Eu7\88  
    9 b?Nlk8d  
    HB+{vuN*L  
    >> r=fzero('f_1',2); % 决定在2附近的根   ;8!L*uMI  
    QU&LC  
    r = 2.0946   -u!{8S~wA  
    ){~]-VK  
    >> p=[1 0 -2 -5]   U]!~C 1cmw  
    /XfE6SBz  
    >> r=roots(p) % 以求解多项式根方式验证   Jat|n97$  
    CF|4, K)  
    r =   V 4~`yT?*"  
     D`Tx,^E  
    2.0946   (c^ZFh2]  
    HN7C+e4U~  
    -1.0473 + 1.1359i   9c `Vrlu  
    6S`J7[  
    -1.0473 - 1.1359i   ;gE]*Y.Z.p  
    |2ttdc.  
    2.5线性代数方程(组)求解 0+H4sz%.  
    m]XG7:}V0  
        我们习惯将上组方程式以矩阵方式表示如下   <G+IbUG:  
    MlbQLtw  
         AX=B   Zt3Y<3o  
    c-?2>%;(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   qKL :#ny  
    d :(&q  
    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。   G]DSwtB?D  
    h_xHQf&#  
        如果将原方程式改写成 XA=B   BRSOE U\=  
    7[ 82~jM[  
    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   ;|a,1#x  
    "$@Wy,yp  
        注意上式的 X, B 已改写成列向量,A其实是前一个方程式中 A 的转置矩阵。上式的 X 可以矩阵右除 / 求解,即是 X=B/A。   *=b# >//  
    ;";#{B:  
        若以反矩阵运算求解 AX=B, X=B,即是 X=inv(A)*B,或是改写成 XA=B, X=B,即是X=B*inv(A)。   e<.O'!=7Y  
    e#R'_}\yj  
        我们直接以下面的例子来说明这三个运算的用法:   xzI?'?duC  
    ,)u7PMs  
    >> A=[3 2 -1; -1 3 2; 1 -1 -1]; % 将等式的左边系数键入   u)NmjW  
    U&PwEh4uG  
    >> B=[10 5 -1]'; % 将等式右边之已知项键入,B要做转置   948lL&  
    cq?&edjP  
    >> X=A\B % 先以左除运算求解   xD|/98  
    b@p3iq:  
    X = % 注意X为行向量   szZ8-Y  
    y,YK Mc  
    -2   Y\Grf$e  
    2%i3[N*  
    5   ,.Sd)JB'  
    ..Dr?#Cr  
    6   K1*oYHB  
    \H6[6*JuB  
    >> C=A*X % 验算解是否正确   f\/'Fy0  
    I7[F,xci  
    C = % C=B   <"}Gvi  
    >U%:Nfo3  
    10   S8S<>W  
    Q,AM<\S  
    5   SniKC qmC]  
    L2N O_N  
    -1   $h)VKW^\  
    "&@v[O)!xu  
    >> A=A'; % 将A先做转置   p3f>;|uh_  
    kN'.e*  
    >> B=[10 5 -1];   $@ R[$/  
    VQMPs{tm  
    >> X=B/A % 以右除运算求解的结果亦同   q ad`muAd  
    ophQdJM  
    X = % 注意X为列向量   .3Ag6YI0N  
    Y*KHr`\C4  
    10  5  -1   h^`!kp  
    < gtqwH]   
    >> 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!!!!!!!!!!
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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? /Mg$t6vM  
    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
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    只看该作者 6楼 发表于: 2012-10-19
    bu 错的介绍