數學建模 微積分及符號函式常用操作

2021-08-07 21:10:18 字數 3781 閱讀 1547

1.數值微分

數值微分是用離散的方法近似地計算函式y=f(x)在某點x=a處的導數值,前差公式:

後差公式:

中心差商:

matlab中可以用diff函式實現前差公式的數值微分:

函式形式:diff(x)求解x的一階微分,x是乙個向量也可以是乙個矩陣,結果:[x(2)-x(1) x(3)-x(2) … x(n)-x(n-1)]

x = [1 1 2 3 5 8 13 21];

y = diff(x)

y = 0 1 1 2 3 5 8

diff

(x,n)

%求解n階微分

x = [0 5 15 30 50 75 105];

y = diff(x,2)

y = 5 5 5 5 5

ode23函式:

主要形式[t,y]=ode23('fun',t,y0,options)[t,y]=ode45('fun',t,y0,options)fun為函式,t=[t0,tf]時,t0、tf為起始與終止值,y0函式的初值

tspan = [0

5];y0 = 0;

[t,y] = ode23(@(t,y) 2

*t, tspan, y0);

%求0至5之間的微分數值,

求解下面的微分方程 y′′

1−μ(

1−y2

1)y′

1+y1

=0,

先轉化為

fun=@(t,y)[y(2);(1-y(1)^2)*y(2)-y(1)]

x0=[2

0][t,y] = ode23(fun,[0

20],x0);

2.數值積分

trapz函式:

主要形式trapz(y)

y = [1 4 9 16 25];

q = trapz(y)

q = 42

trapz

(x,y)

x = 0:pi/100:pi;

y = sin(x);

q = trapz(x,y)

q = 1.9998

integral函式:

warning:matlab7.0沒有給函式

主要形式integral(fun,xmin,xmax)

fun = @(x) exp(-x.^2).*log(x).^2;

q = integral(fun,0,inf)

q = 1.9475

fun = @(x,c) 1./(x.^3-2*x-c);

q = integral(@(x)fun(x,5),0,2);

%c=5

q = -0.4605

3.符號微分

dsolve函式:

主要形式r=dsolve'eqn1,eqn2,...','cond1,cond2,...','var'eqni表示第i個微分方程,condi表示第i個初始條件,var表示微分方程(組)的自變數

dsolve('dy=1+y^2','x')%通解

ans =

tan(c6 + x)

dsolve('dy=1+y^2','y(0)=1','x')%特解

ans =

tan(1/4*pi + x)

4.符號積分

int函式既可以計算不定積分也可以計算定積分:

主要形式

int(expr,var)%不定積分

int(expr,var,a,b)%定積分

int(expt,var,[a,b],int(expr,var,[a,b]))

syms x

int(-

2*x/(

1+ x^2)

^2)ans =

1/(x

^2+

1)

syms x z

int(x/(1 + z^2), x)

ans =

x^2/(2*(z^2 + 1))

int(x/(1 + z^2), z)

ans =

x*atan

(z)

syms x

int(x*log(1 + x),x,0, 1)

ans =

1/4

syms x t

int(2

*x, [sin(t), 1])

#該形式不能在matlab7.0執行

#需改為以下形式

int(2

*x, x,sin(t), 1)

%積分下限為sin(t)

ans =

cos(t)^2

數列求和函式symsum

sym k,n

symplify(k,1,n)

ans =

1/2*n^2+1/2

*n

%k 數列通項式

%1,n 起始值,終止值

5.符號函式常用操作

將函式按手寫版形式顯示

pretty

(x^2)2x

盡可能化最簡

syms t

******(1

-sin(t)^2)

利用恒等式化簡

syms s

simplify(sin(x)^2 + cos(x)^2)

ans =

1

合併同類項

syms x

ycollect(x^2

*y + y

*x - x^2 - 2

*x)ans =

(y-1)*x^2+(y-2)*x

因式分解

syms x

factor

(x^9-1)

ans =

(x-1)*(x^2+x+1)*(x^6+x^3+1)

展開

syms x

expand((x+6)

^2)ans =

x^2+

12*x+

36

巢狀形式

horner(x^3-6

*x^2+11

*x-6)

ans =

-6+(11+(-6+x)*x)*x

參考資料

《matlab官方手冊》

《數學建模及其基礎知識詳解》

數學 微積分及相關

加法法則 f x g x f x g x 證明 begin f x g x lim frac lim frac lim frac frac f x g x end 證畢.減法法則 f x g x f x g x 與加法證法相似.證 begin f x g x lim frac lim frac li...

B 微積分 sign 符號 函式

目錄更新 更全的 機器學習 的更新 更有python go 資料結構與演算法 爬蟲 人工智慧教學等著你 sign函式也稱作符號函式,當x 0的時候y 1 當x 0的時候y 0 當x 0的時候y 1。sign函式公式為y 1,x 00 x 0 1,x 0 role presentation style...

怎麼看函式幫助 考研數學三微積分怎麼複習

一 基本內容紮實過一遍 二 讀書抓重點 在看教材及輔導資料時要依三大塊分清重點 次重點 非重點。閱讀數學圖書與其他文藝社科類圖書有個區別,就是內容沒有那麼強的故事性,同時所述理論有一定抽象性,所以在此再一次提醒同學們讀書需要不斷思考其邏輯結構。比如在看函式極限的性質中的區域性有界性時,能夠聯絡其在幾...