实验MATLAB符号计算
MATLAB的升级和符号计算内核Maple的升级,决定着符号计算工具包的升级。但从用户使用角度看,这些升级所引起的变化相当细微。即使这样,本章还是及时作了相应的更新和说明。如MATLAB 6.5+版开始启用MapleVIII的计算引擎,从而克服了MapleV计算“广义Fourier变换”时的错误(详见第5.4.1节)。
5.1
5.1.1
【例5.1.1-1】符号常数形成中的差异
a1=[1/3,pi/7,sqrt(5),pi+sqrt(5)]%<1>
a2=sym([1/3,pi/7,sqrt(5),pi+sqrt(5)])%<2>
a3=sym([1/3,pi/7,sqrt(5),pi+sqrt(5)],'e')%<3>
char
CMs =
sym
(4)
isa(Mn,'double'),isa(Mc,'char'),isa(Ms,'sym')
ans =
1
ans =
1
ans =
1
(5)
whos Mn Mc Ms
Name Size Bytes Class
Mc 1x9 18 char array
Mn 2x2 32 double array
Ms 2x2 312 sym object
Grand total is 21 elements using 362 bytes
5.1.4
【例5.1.4-1】对独立自由符号变量的自动辨认。
(1)
syms a b x X Y;k=sym('3');z=sym('c*sqrt(delta)+y*sin(theta)');
[ 1/3, 0.2+sqrt(2), pi]
a1_a2 =
[0, 1.4142135623730951010657008737326-2^(1/2), 0]
【例5.1.1-3】把字符表达式转换为符号变量
y=sym('2*sin(x)*cos(x)')
y=simple(y)
y =
2*sin(x)*cos(x)
实验四
符号计算的特点:一,运算以推理解析的方式进行,因此不受计算误差积累问题困扰;二,符号计算,或给出完全正确的封闭解,或给出任意精度的数值解(当封闭解不存在时);三,符号计算指令的调用比较简单,经典教科书公式相近;四,计算所需时间较长,有时难以忍受。
在MATLAB中,符号计算虽以数值计算的补充身份出现,但涉及符号计算的指令使用、运算符操作、计算结果可视化、程序编制以及在线帮助系统都是十分完整、便捷的。
a4=sym('[1/3,pi/7,sqrt(5),pi+sqrt(5)]')%<4>
a24=a2-a4
a1 =
0.3333 0.4488 2.2361 5.3777
a2 =
[ 1/3, pi/7, sqrt(5), 6054707603575008*2^(-50)]
a3 =
[ 1/3-eps/12, pi/7-13*eps/165, sqrt(5)+137*eps/280, 6054707603575008*2^(-50)]
EXPR=a*z*X+(b*x^2+k)*Y;
(2)
findsym(EXPR)
ans =
X, Y, a, b, c, delta, theta, x, y
(3)
findsym(EXPR,1)
ans =
x
(4)
findsym(EXPR,2),findsym(EXPR,3)
ans =
a2=sym('[1/3,0.2+sqrt(2),pi]')%<2>
a3=sym('[1/3 0.2+sqrt(2) pi]')%<3>
a1_a2=a1-a2%
a1 =
[ 1/3, 7269771597999872*2^(-52), pi]
a2 =
[ 1/3, 0.2+sqrt(2), pi]
a3 =
EA =
1/2*a11+1/2*a22+1/2*(a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21)^(1/2)
1/2*a11+1/2*a22-1/2*(a11^2-2*a11*a22+a22^2+4*a12*a21)^(1/2)
【例5.1.1-6】验证积分 。
syms A t tao w;yf=int(A*exp(-i*w*t),t,-tao/2,tao/2);Yf=simple(yf)
a4 =
[ 1/3, pi/7, sqrt(5), pi+sqrt(5)]
a24 =
[ 0, 0, 0, 189209612611719/35184372088832-pi-5^(1/2)]
【例5.1.1-2】演示:几种输入下产生矩阵的异同。
a1=sym([1/3,0.2+sqrt(2),pi])%<1>
y =
sin(2*x)
【例5.1.1-4】用符号计算验证三角等式 。
syms fai1fai2;y=simple(sin(fai1)*cos(fai2)-cos(fai1)*sin(fai2))
y =
sin(fai1-fai2)
【例5.1.1-5】求矩阵 的行列式值、逆和特征根
syms a11 a12 a21 a22;A=[a11,a12;a21,a22]
[ c, d]
(2)
SizeMn=size(Mn),SizeMc=size(Mc),SizeMs=size(Ms)
SizeMn =
2 2
SizeMc =
1 9
SizeMs =
2
(3)
CMn=class(Mn),CMc=class(Mc),CMs=class(Ms)
CMn =
double
CMc =
Yf =
2*A*sin(1/2*w*tao)/w
5.1.2
5.1.3
【例5.1.3-1】数据对象及其识别指令的使用。
(1)
clear,a=1;b=2;c=3;d=4;
Mn=[a,b;c,d]
Mc='[a,b;c,d]'
Ms=sym(Mc)
Mn =
1 2
3 4
Mc =
[a,b;c,d]
Ms =
[ a, b]
DA=det(A),IA=inv(A),EA=eig(A)
A =
[ a11, a12]
[ a21, a22]
DA =
a11*a22-a12*a21
IA =
[ a22/(a11*a22-a12*a21), -a12/(a11*a22-a12*a21)]
[ -a21/(a11*a22-a12*a21), a11/(a11*a22-a12*a21)]