MATLAB数学实验
1. sym的调用格式
sym v sym v S
其中v表示变量,S表示变量的格式。
S的具体的选项和含义如下: ‘positive’ 限定所创建的为正的实型符号变量; ‘real’ 限定所创建的为实型符号变量; ‘unreal’ 限定所创建的为非实型符号变量。
例题
例1:设置a为符号变量,可以使用命令 sym a
只须输入如下命令: syms x f1=(tan(x)-sin(x))/x^3; f2=(tan(x)-x)/x^3; z1=limit(f1); z2=limit(f2); [z1 z2]
这里的自变量与默认自变 量一致,自变量的趋近值 也与默认自变量的趋近值 一致,因此可以采用默认 格式。
只须输入如下命令:
syms x
f=x/abs(x);
z1=limit(f,x,0,'left');
z2=limit(f,x,0,'right');
z=limit(f)
注:1)其中的‘abs’是MATLAB中自带的函数,
表示
“绝对值”。
2)当极限结果不存在时,MATLAB中用字符 NaN来表示。
在MATLAB中,提供函数int来求解符号积分。int命令 的常用调用格式如下:
int(S) 求符号表达式S对默认积分变量x的不定积分;
int(S,v) 求符号表达式S对积分变量v的不定积分;
int(S,a,b) 求符号表达式S对默认积分变量x从a到b的
diff(F,x,n)求符号表达式F对变量x的n阶 导数。
例题
例8:求函数 y xx 的导数。
只须输入如下命令: syms x f=x^x; z=diff(f)
例9:求函数
y 1 ms x g=(1-x)/(1+x); j1=diff(g); j2=diff(g,2); j3=diff(g,3); j4=diff(g,4); j5=diff(g,5); jg=[j1 j2 j3 j4 j5]; hjjg=simple(jg);
3)对于单侧极限,不存在默认格式。
符号微积分
当创建符号表达式以后,就可以使用diff函 数对它们进行微分运算(即求导)。
在MATLAB中,diff命令的常用调用格式有三 种:
diff(F,x) 求符号表达式F对变量x的一阶导 数;
diff(F,n) 求符号表达式F对默认自变量 (一般是x)的n阶导数,参数n必须是正整数;
符号极限
在MATLAB中,提供函数limit来求解符号表达 式的极限,其常用的调用格式如下:
limit(F,x,a) 求解当符号表达式F的自变量x 趋于a时,F的极限;
limit(F,a) 表示符号表达式F采用默认自变量 (一般为x),该命令求得当x趋于a时F的极限;
limit(F) 表示符号表达式F采用默认自变量x, 并且以a=0为自变量的趋近值,该命令求得当x趋 于0时F的极限;
例题
例6:验证第二个重要极限 lim(1 1)x e
x
x
只须输入如下命令: syms x f=(1+1/x)^x; z=limit(f,x,inf)
注:当自变量的趋近值为无穷大时,MATLAB中 用字符inf来替代。
例7:求函数
f (x)
x x
在 x 0 这一点左右两侧的极
限,以及 在 x 0 这一点的极限。
limit(F,x,a,‘left’) 求解符号表达式F的 左极限,即当自变量x从左侧趋于a时F的极限;
limit(F,x,a,‘right’) 求解符号表达式F的 右极限,即当自变量x从右侧趋于a时F的极限。
例4:求极限 和 lim tan x sin x
x0
x3
tan x x
lim
x0
x3
注:若所求结果的表达式比较复杂,可采用simple命令进行化简
MATLAB中没有直接求隐函数和参数方 程的导数的命令。求隐函数的导数需要单 独编程。而求参数方程的导数可以借助diff 命令,先分别求自变量和因变量对参数的 导数,再将结果进行人工整理。
符号积分
积分与微分是一种互逆的运算。积分包括不定积分、定 积分、旁义积分和重积分等。一般来讲,积分比微分更难 求解。
MATLAB的启动方法
1)点开始——程序——MATLAB; 2)用鼠标双击matlab图标
符号对象和符号表达式
在进行符号运算之前,首先需要定义符 号对象,然后利用这些符号对象去建构表 达式,最后才能进行符号运算。
定义符号对象的常见命令是sym和syms, 前者一次只能定义一个符号变量,而后者 可以一次定义多个符号变量。
也可以使用完整的格式, 命令如下:
syms x f1=(tan(x)-sin(x))/x^3; f2=(tan(x)-x)/x^3; z1=limit(f1,x,0); z2=limit(f2,x,0); [z1 z2]
例题
例5:求极限
lim(sin x)tan x
x
2
。
只须输入如下命令: syms x f=sin(x)^tan(x); z=limit(f,pi/2)
MATLAB与数学实验
学习目标
了解MATLAB语言;熟练掌握用 MATLAB求极限、求导数、求积 分的命令;能够进行简单的数据处 理;掌握基本图形的绘制方法。
MATLAB简介
matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980
年开发的,设计者的初衷是为了解决《线性代数》课程中 的矩阵运算问题,取名MATLAB即Matrix Laboratory, 意思是矩阵实验室。 经过近30年的发展,MATLAB已经不仅仅是一个“矩 阵实验室”了,它集科学计算、图象处理、声音处理于一 身,并提供了丰富的Windows图形用户界面设计方法, 功能非常强大。
注意:设置a,b都为符号变量,不能使用命 令 sym a b。
例2:设置a为正的实型符号变量,可以使 用命令
sym a positive
2. syms的调用格式
syms v1 v2 v3 v4 … S
其中v1 v2 v3 v4 …表示变量,S表示 变量的格式,其具体的选项和含义同sym 命令中的S 。