MATLAB Ex 5 - Symbol Computation
MatlabPPT课件
析、可视化等。
发展历程
02
从1980年代初期推出至今,不断更新迭代,增加功能和性能。
影响力
03
广泛应用于科研、教育、工程等领域,成为科学计算和工程分
析的重要工具。
Matlab应用领域与优势
应用领域
信号处理、图像处理、控制系统、通 信系统、金融建模等。
优势特点
高效的数值计算能力,丰富的函数库 和工具箱,强大的可视化功能,支持 多种编程范式。
数字通信系统
数字通信系统传输数字信号,包括基带传输和频带 传输。数字通信具有抗干扰能力强、易于加密和集 成化等优点。
通信系统性能指标
包括有效性、可靠性和经济性等指标,用于 评价通信系统的性能优劣。
Matlab在信号处理中的应用
信号生成与可视化
信号分析与处理
通信系统建模与仿真
Matlab与其他软件接口
三维图形视角与光照控制
view、camlight等函数用于调整三 维图形的视角和光照效果。
三维图形标注与色彩控制
使用xlabel、ylabel、zlabel等函数 添加坐标轴标签,通过colormap等 函数设置色彩映射。
图像处理基础操作
图像读取与显示
imread、imshow等函数用于读 取和显示图像文件。
控制系统的分类
根据控制信号的性质可分为模拟 控制系统和数字控制系统;根据 系统结构可分为开环控制系统和 闭环控制系统。
传递函数模型建立与转换
传递函数的定义
描述线性定常系统动态特性的数 学模型,表示系统输出量与输入 量之间关系的函数。
传递函数的建立
通过系统微分方程或差分方程, 消去中间变量,得到描述系统输 入输出关系的传递函数。
如何设置MATLAB的符号计算引擎。matlab_maple_engine
Access the world's best symbolic computation engine from within MATLAB问题:我是一个MATLAB®用户,符号计算是我工作中重要的一部分。
有哪些符号计算引擎方案可供我选择?对需要符号计算的MATLAB用户,有以下三种配置方案:选择1:Maple Toolbox for MATLABMaplesoft提供Maple Toolbox for MATLAB,Maple-MATLAB的接口工具箱,让您可以选择在Maple 或MATLAB中工作,同时可以直接使用两个产品的命令、变量、和函数。
对使用符号计算的MATLAB 用户而言,这是一个理想的选择,这个配置方案对现有的Symbolic Math Toolbox用户是完全兼容的。
软件要求:必须安装Maple,MATLAB,Maple Toolbox for MATLAB。
版本说明:为了正确连接Maple和MATLAB,请尽量使用最新版本的Maple Toolbox for MATLAB。
如果MATLAB是您主要的工作环境,符号计算使用强大的Maple引擎完成。
使用方式与Symbolic Math Toolbox™相同,使用sym和syms命令声明符号变量。
应用在包含符号变量的表达式的命令,自动使用Maple符号引擎完成计算。
您可以在MATLAB环境中使用Maple的所有命令,包括自定义程序。
Maple Toolbox for MATLAB让您能够在当前活动的Maple和MATLAB窗口中传输值,因此您可以在任一产品环境中对相同的问题完成计算。
在MATLAB中,您可以在命令窗口中使用maple 命令打开Maple程序,然后使用setmaple命令发送MATLAB变量定义到Maple中。
接着,您可以切换到Maple界面,使用Maple的工具(包括命令、菜单、面板、任务模板、交互式助手)使用这些变量完成计算。
matlab符号计算实验总结
matlab符号计算实验总结
MATLAB 是一种广泛使用的数学软件,其中包括符号计算功能。
符号计算实验可以帮助用户了解如何使用 MATLAB 进行符号计算,以及如何解决实际问题。
以下是 MATLAB 符号计算实验的总结:
1. 熟悉 MATLAB 符号计算环境:MATLAB 符号计算环境包括Symbolic and Algebraic Calculator(SAC) 和 Symbolic Math Kernel(SMK)。
SAC 是一个交互式计算器,可用于符号计算和代数计算。
SMK 是一个内核,可嵌入到 MATLAB 主程序中,用于符号计算和数学推理。
2. 掌握 MATLAB 符号计算基本语法:MATLAB 符号计算的基本语法包括变量名、符号表达式、对数、指数、三角函数、反函数等。
此外,MATLAB 还支持特殊的符号运算符,如+、-、*、/和^。
3. 熟悉 MATLAB 符号计算工具箱:MATLAB 提供了许多符号计算工具箱,包括高级代数、符号微积分、符号微分方程、符号计算物理等。
使用这些工具箱可以更高效地进行符号计算。
4. 掌握 MATLAB 符号计算算法:MATLAB 符号计算算法包括对称群、对称矩阵、雅可比矩阵、特征值和特征向量等。
掌握这些算法可以更好地理解符号计算的原理和实现方法。
5. 实践 MATLAB 符号计算:通过实践 MATLAB 符号计算,可以更好地掌握其语法和算法。
可以尝试解决一些简单的符号计算问题,如求根、解方程、求导、积分等。
MATLAB 符号计算实验可以帮助用户了解符号计算的原理和实现
方法,提高其符号计算技能。
matlab 2021a 符号运算
符号运算是Matlab中一个非常重要的功能,它可以让用户使用符号来进行数学运算,而不仅仅是数值计算。
这种功能在科学计算和工程领域中经常用到,特别是在解析式的推导和符号方程组的求解中。
Matlab 2021a版本对符号运算进行了更新和优化,使其更加强大和方便使用。
本文将介绍Matlab 2021a中的符号运算功能及其相关内容。
一、符号运算的基本概念符号运算是指使用符号来表示数学运算中的变量和表达式,而不是直接使用数值进行计算。
在Matlab中,符号运算可以通过符号对象来实现。
符号对象可以表达代数式、函数和方程式,用户可以对这些对象进行代数运算、微积分运算和方程求解等操作。
符号运算可以帮助用户精确地处理数学问题,避免数值计算中的精度误差,并且方便进行数学推导和分析。
二、Matlab 2021a中的符号运算功能1. 符号对象的创建在Matlab 2021a中,可以通过`syms`命令来创建符号变量。
要创建符号变量x和y,可以使用以下命令:```matlabsyms x y```创建符号变量后,就可以使用这些变量进行符号运算。
用户还可以使用`sym`命令创建符号表达式,例如:```matlabf = sym('x^2 + 2*x + 1');```2. 代数运算Matlab 2021a支持对符号对象进行代数运算,包括加法、减法、乘法、除法和幂运算。
用户可以直接对符号对象进行运算,例如:```matlabsyms xf = x^2 + 2*x + 1;g = x + 1;h = f * g;```上述代码中,h就是两个符号表达式f和g的乘积。
3. 微积分运算Matlab 2021a还支持对符号对象进行微积分运算,包括求导和积分。
用户可以使用`diff`和`int`命令对符号表达式进行微积分运算,例如:```matlabsyms xf = x^2 + 2*x + 1;dfdx = diff(f, x); 对f关于x求导F = int(f, x); 对f关于x积分```4. 方程求解符号运算还可以用于解析式方程的求解。
MATLAB及其应用概述
在Matlab中,可以使用方括号[]来索引矩阵的元素。例如, `A(1,2)`表示矩阵A的第1行第2列的元素。
矩阵操作
可以对矩阵进行各种操作,如加法、减法、乘法等。例如,`B = A + C`表示矩阵A和矩阵C相加,结果保存在矩阵B中。
矩阵的运算
01
02
03
矩阵加法
将两个相同大小的矩阵对 应元素相加,得到一个新 的矩阵。
常量
在Matlab中,常量是在程序运行过程中不能改变的值,如pi 和Inf。
Matlab的运算符
算术运算符
包括加、减、乘、除等基本算术运算。
关系运算符
用于比较两个值的大小关系,返回逻辑值。
逻辑运算符
包括与、或和非等逻辑运算,返回逻辑值。
赋值运算符
用于将运算结果赋值给变量,如“=”、“+=”、“-=”等。
特征值与特征向量
Matlab可以计算矩阵的特征 值和特征向量。
线性方程组求解
Matlab可以求解线性方程组 ,包括高斯消元法、LU分解 等。
非线性方程求解
迭代法
01
Matlab提供了多种迭代法求解非线性方程,如牛顿法、二分法
等。
函数零点查找
02
Matlab可以找到函数的零点,通过迭代或搜索算法实现。
矩阵减法
将一个矩阵的对应元素减 去另一个矩阵的对应元素, 得到一个新的矩阵。
矩阵乘法
将一个矩阵的每一行与另 一个矩阵的每一列对应元 素相乘,得到一个新的矩 阵。
矩阵的函数运算
01
矩阵求和
使用`sum`函数可以对矩阵的列或行 进行求和。例如,`sum(A)`表示对矩 阵A的所有元素求和,`sum(A,2)`表 示对矩阵A的每一列求和。
matlab教程知识点
MATLAB教程知识点1. 什么是MATLAB?MATLAB(Matrix Laboratory)是一种高级的数值计算和编程语言,通过使用MATLAB,可以进行矩阵运算、数据可视化、算法开发等各种科学和工程计算任务。
2. MATLAB的基本操作2.1 MATLAB的启动与退出要启动MATLAB,双击MATLAB图标即可。
要退出MATLAB,可以使用命令exit或在界面中点击“退出”按钮。
2.2 MATLAB环境介绍启动MATLAB后,会出现一个称为“命令窗口”的界面。
在命令窗口中,可以输入和执行MATLAB命令。
此外,还有其他窗口和工具,如编辑器窗口、变量窗口和帮助文档等。
2.3 MATLAB命令行操作在命令窗口中,可以输入各种MATLAB命令,并按下回车键执行。
例如,输入a = 5,将创建一个名为a的变量,并将其赋值为5。
2.4 MATLAB脚本文件除了在命令窗口中逐行输入命令,还可以创建和运行MATLAB脚本文件。
脚本文件是一系列MATLAB命令的集合,保存在以.m为扩展名的文件中。
要运行脚本文件,可以在命令窗口中输入脚本文件的名称,如my_script.m。
3. MATLAB基本数据类型MATLAB支持多种不同的数据类型,包括数字、字符、逻辑和结构等。
下面是其中一些常用的数据类型:3.1 数字类型MATLAB中的数字类型包括整型和浮点型。
整型可以是有符号或无符号的,它们可以表示整数值。
浮点型可以表示小数值,包括单精度和双精度浮点数。
3.2 字符类型MATLAB中的字符类型用于表示文本数据。
字符可以是单个字符或字符串。
例如,'A'是一个字符,'Hello World!'是一个字符串。
3.3 逻辑类型MATLAB中的逻辑类型用于表示真(1)或假(0)的值。
逻辑类型通常用于条件判断和逻辑运算。
3.4 结构类型MATLAB中的结构类型可以用来组织和存储不同类型的数据。
学习使用MATLAB进行科学计算
学习使用MATLAB进行科学计算在科学领域的研究和实践中,计算机在数据处理、分析和建模方面的作用越来越重要。
而MATLAB作为一款强大且易于使用的科学计算工具,被广泛应用于工程、物理、数学和计算机科学等领域。
本文将介绍如何学习使用MATLAB进行科学计算,以及一些常用的实例和技巧。
一、MATLAB简介MATLAB是由MathWorks公司开发的一款交互式的科学计算软件。
它具有强大的数学计算和数据可视化功能,支持各种数值计算、矩阵运算、符号计算、数据分析等任务。
MATLAB还提供了丰富的工具箱,涵盖了信号处理、图像处理、控制系统等多个领域。
二、安装与入门1. 下载与安装在MathWorks官方网站上下载适合自己操作系统的MATLAB安装程序,并按照提示进行安装。
2. 运行与界面打开MATLAB程序后,会弹出一个交互式的命令行窗口,同时也会有一个图形用户界面(GUI)。
我们可以在命令行窗口中直接输入MATLAB代码进行计算,或者使用GUI进行更加直观的操作。
三、基本语法与数据结构1. MATLAB语法MATLAB采用类似于C语言的语法,支持函数、运算符和控制结构等。
下面是一些基本的语法规则:- 语句以分号结尾表示不输出结果;- 使用等号赋值,例如:x = 10;- 变量名区分大小写;- 使用圆括号表示数组或矩阵,例如:A = [1 2 3; 4 5 6]。
2. 常用数据结构MATLAB支持多种数据结构,常见的包括:- 数组:一维或多维的数值集合,可以进行矩阵运算;- 结构体:包含不同类型数据的集合,类似于字典;- 单位数组:可以表示时刻、时间段等概念的数据类型。
四、基本计算与函数1. 基本运算MATLAB支持各种数学运算,包括加减乘除、幂运算、三角函数等。
例如,可以使用"+"进行加法运算,"*"进行乘法运算。
2. 内置函数MATLAB提供了丰富的内置函数,可以执行各种常见的数值计算和数据处理操作。
2024版年度MATLAB基础教程(第五版)全套教学课件
01
MATLAB工作环境包括命令窗口、工作空间、编辑 器、路径管理器等
02
界面简洁直观,易于上手,支持多种操作系统
03
提供丰富的帮助文档和示例代码,方便用户学习和 使用
6
变量、数据类型和运算符
MATLAB支持多种数据类型,包括数值型、字符 型、逻辑型等
变量命名规则灵活,但建议遵循一定的命名规范
运算符包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算 符等
介绍数值微分的基本概念和方法,包括差分法、中心差分法等,以及如何使用MATLAB 实现数值微分计算。
2024/2/2
常微分方程求解
介绍常微分方程的基本概念和解法,包括欧拉法、龙格-库塔法等,以及如何使用 MATLAB求解常微分方程。
15
03
图形绘制与可视化技术
2024/2/2
16
二维图形绘制方法
数组与矩阵运算
介绍数组和矩阵的基本概念和运算规则, 包括数组的创建、索引、操作等,以及矩 阵的加减、乘除、转置等运算。
2024/2/2
11
符号运算入门
01
符号运算基本概念
介绍符号运算的定义、特点、应用领域等基本概念。
2024/2/2
02
符号对象的创建与操作
详细讲解如何创建符号对象,包括符号变量、符号表达式、符号函数等,
函数编写及调试技巧
2024/2/2
函数编写
合理命名函数、明确输入输出、避免 全局变量、使用注释说明功能
调试技巧
设置断点、单步执行、查看变量值、 使用调试工具
24
面向对象程序设计思想
面向对象基本概念
类、对象、封装、继承、多态
MATLAB面向对象编程
定义类、创建对象、访问属性和方法、实现继承和多态
(完整word版)matlab符号积分和微分等等
教案
的MATLAB命令。
例6.26 创建符号矩阵.
>> e=[1 3 5;2 4 6;7 9 11]; %建立数值矩阵
>〉m=sym(e)%创建符号矩阵
m =
[1, 3,5]
[ 2,4, 6]
[ 7, 9,11]
在命令窗口的显示中,数值矩阵只显示元素的数值,而符号矩阵的每行元素放在一对方括号内;在工作空间窗口显示的变量图标两者也不同,数值矩阵的图标为,符号矩阵(也称为符号对象)的图标为,二者很容易区分。
2、符号表达式的基本运算函数
符号表达式的运算与普通数值运算的方式不同,它的运算结果是符号表达式或符号矩阵。
在MATLAB运算中,浮点运算速度最快,而符号计算占用时间和内存都比较多,但它的计算结果最精确.在默认情况下,当用函数sym生成符号变量后,MATLAB将对这些变量进行符号计算。
在MATLAB符号计算工具箱中提供来了很多函数用于符号计算。
下面将介绍一些常用的符号运算函数,如表6-6所示。
表6-6 常用的符号函数
函数格式说明
symadd(S1,S2)符号表达式S1加上符号表达式S2
symsub(S1,S2)符号表达式S1减去符号表达式S2
symmul(S1,S2)符号表达式S1乘上符号表达式S2
symdiv(S1,S2)符号表达式S1除符号表达式S2
sympow(S,p)符号表达式S1的p次幂,p可以是表达式
例6.27 计算表达式x3—1与表达式x-1的和、差、积、商和乘方。
>> syms x。
福建工程学院国脉信息学院《MATLAB软件基本操作》
第九章数学实验(MATLAB)MATLAB是现今非常流行的一个科学与工程计算软件,它功能十分强大,能处理一般科学计算及自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等多种工程问题。
对于高等数学中遇到的很多问题,都可使用该软件进行求解。
MATLAB中使用的命令格式与数学中的符号、公式非常相似,因而使用方便,易于掌握。
下面将介绍一下MATLAB软件的基本操作。
第一节MATLAB软件基本操作一MATLAB的工作界面(Desktop)MATLAB安装成功后,第一次启动时,主界面如下图(不同版本可能有差异)所示:图9—1 MA TLAB7.0版的默认界面1、菜单栏MATLAB操作界面菜单栏提供了“File(文件)”、“Edit(编辑)”、“Debug(调试)”、“Desktop(桌面)”、“Window(窗口)”和“Help(帮助)”菜单。
(见图9—1)2、工具栏MATLAB操作界面工具栏提供了“New M-File(新建M文件)”、“open(打开)”、“cut(剪切)”、“copy(复制)”、“paste(粘贴)”、“undo(撤销)”、“redo(恢复)”、“simulink(仿真)”和“Help(帮助)”等工具按钮。
3、操作界面窗口(1)、Command Window (命令窗口)命令输入和计算机执行后的结果输出(包括程序执行后的结果)都在Command Window(命令窗口)表现,可输入的对象可以是MATLAB命令、函数、表达式、语句、M文件、MEX 文件等。
但不能显示图形。
命令行的显示方式为:命令窗口中的每个命令行前会出现提示符“>>”;命令窗口内显示的字符和数值采用不同的颜色;例1 在命令窗口中输入不同的数值和语句,并查看其显示方式(图9—2)。
输入命令:>> a=12.5显示结果:a =12.5000输入命令:>> b='Hello'显示结果:b =Hello输入命令:>> if a>0 c=5 ,end显示结果:c =5对于命令窗口中的标点符号如下:名称符号功能空格用于输入变量之间的分隔符以及数组行元素之间的分隔符。
五点差分法matlab
五点差分法matlab差分法是数值计算中常用的一种方法,它通过计算函数在某一点的导数来近似求解函数的值。
其中,五点差分法是一种常用的数值求导方法,它可以通过计算函数在某一点前后各两个点的函数值来近似求解该点的导数。
在matlab中,实现五点差分法非常简单,下面我们来详细介绍一下。
一、五点差分法的原理五点差分法是一种高阶数值求导方法,它可以通过计算函数在某一点前后各两个点的函数值来近似求解该点的导数。
具体来说,设函数f(x)在点x0处的导数为f'(x0),则可以使用以下公式进行近似计算:f'(x0) ≈ (-f(x0+2h) + 8f(x0+h) - 8f(x0-h) + f(x0-2h)) / (12h)其中,h为步长,通常取一个较小的值,比如0.001。
二、matlab实现五点差分法在matlab中,实现五点差分法非常简单,只需要按照以下步骤进行即可:1. 定义函数f(x),并确定需要求解导数的点x0。
2. 设置步长h的值,通常取0.001。
3. 使用上述公式计算导数的近似值。
4. 输出结果。
下面是一个简单的matlab代码示例:function y = f(x)y = sin(x);endx0 = 0;h = 0.001;y = (-f(x0+2*h) + 8*f(x0+h) - 8*f(x0-h) + f(x0-2*h)) / (12*h);disp(y);三、五点差分法的优缺点五点差分法是一种高阶数值求导方法,相比于其他低阶方法,它具有更高的精度和更小的截断误差。
同时,由于使用了更多的函数值,它对于函数的局部特征更加敏感,可以更好地反映函数的变化趋势。
然而,五点差分法也存在一些缺点。
首先,它需要计算更多的函数值,因此计算量较大。
其次,由于使用了更多的函数值,它对于函数的噪声和干扰也更加敏感,可能会导致误差的增加。
四、总结五点差分法是一种常用的数值求导方法,它可以通过计算函数在某一点前后各两个点的函数值来近似求解该点的导数。
matlab自然指数符号
matlab自然指数符号在MATLAB中,自然指数符号表示为"exp(x)",其中x是指数的值。
exp()函数是MATLAB中计算自然指数的内置函数。
它返回e的x次方,其中e是自然对数的底数,约等于2.71828。
以下是关于MATLAB自然指数符号的一些方面的详细解释:1. 计算自然指数,要计算一个数的自然指数,可以使用exp()函数。
例如,要计算e的平方,可以使用exp(2)。
2. 向量化操作,exp()函数在MATLAB中是向量化的,这意味着可以一次性对一个向量或矩阵中的所有元素进行自然指数计算。
例如,如果有一个向量x,可以使用exp(x)计算每个元素的自然指数。
3. 自然指数的性质,自然指数具有一些重要的性质。
例如,exp(0)等于1,exp(1)等于e,exp(-x)等于1/exp(x),exp(x+y)等于exp(x)乘以exp(y)等等。
4. 自然指数的应用,自然指数在许多领域有广泛的应用。
在数学和工程中,它常用于解决微分方程、概率统计、信号处理等问题。
在物理学中,自然指数经常出现在指数衰减、振荡、增长等现象的描述中。
5. 自然指数的近似计算,除了使用exp()函数计算自然指数外,还可以使用泰勒级数展开、近似公式等方法进行自然指数的近似计算。
这些方法可以在需要高效计算时提供更快的计算速度。
总之,MATLAB中的自然指数符号为"exp(x)",它是计算自然指数的内置函数。
使用exp()函数可以方便地进行自然指数的计算,并且具有向量化和一些重要的性质。
自然指数在数学、工程、物理等领域有广泛的应用。
Matlab符号数学工具
Matlab符号运算是通过集成在Matlab中的符号数学工具箱(Symbolic Math Toolbox)来实现的。
和别的工具箱有所不同,该工具箱不是基于矩阵的数值分析,而是使用字符串来进行符号分析与运算。
实际上,Matlab中的符号数学工具箱是建立在Maple基础上的,当进行Matlab符号运算时,它就请求Maple软件去计算并将结果返回给Matlab。
Matlab的符号数学工具箱可以完成几乎所有得符号运算功能。
这些功能主要包括:符号表达式的运算,符号表达式的复合、化简,符号矩阵的运算,符号微积分、符号函数画图,符号代数方程求解,符号微分方程求解等。
此外,工具箱还支持可变精度运算,既支持符号运算并以指定的精度返回结果。
在一般的Matlab书籍中都会对Matlab的符号运算做一些介绍,本文将略去这些简单的部分,主要对比较复杂的部分做一些介绍,另外,限于篇幅,和前面几篇一样,在此也仅仅列出函数的名称和功能,至于其参数设置,可借助Matlab的帮助系统一、符号表达式的运算[n,d]=numden(a) 提取符号表达式a的分子和分母,并将其存放在n和d中n=numden(a) 提取符号表达式a的分子和分母,只将分子存放在n中symadd(a,b) 返回符号表达式a和b的和,也可直接用a+bsymsub(a,b) 返回符号表达式a和b的差,也可直接用a-bsymmul(a,b) 返回符号表达式a和b的积,也可直接用a*bsymdiv(a,b) 返回符号表达式a和b的商,也可直接用a/bsympow(a,b) 返回符号表达式a的b次幂,也可直接用a^bcompose(f,g) 返回复合函数f(g(y))compose(f,g,z) 返回自变量为z的复合函数f(g(z))compose(f,g,x,z) 返回复合函数f(g(z)),并使x成为f函数的独立变量。
即,如果f=cos(x/t),则compose(f,g,x,z)返回复合函数cos(g(z)/t),而compose(f,g,t,z)返回cos(x/g(z))compose(f,g,x,y,z) 返回复合函数f(g(z)),并且使x与y分别成为f与g函数的独立变量。
matlab教程之symbol calculate
符号矩阵/数组:元素为符号表达式的矩阵/数组。
第3页/共30页
符号对象的建立
符号对象的建立:sym 和 syms sym 函数用来建立单个符号变量,一般调用格式为:
符号变量 = sym(A)
>> L=limit((log(x+h)-log(x))/h,h,0)
>> M=limit((1-x/n)^n,n,inf)
第23页/共30页
计算导数
diff g=diff(f,v):求符号表达式 f 关于 v 的导数 g=diff(f):求符号表达式 f 关于默认变量的导数 g=diff(f,v,n):求 f 关于 v 的 n 阶导数
第19页/共30页
函数简化举例
例:简化
f (x) 3
1 x3
6 x2
12 x
8
>> syms c alpha beta; >> f=(1/x^3+6/x^2+12/x+8)^(1/3); >> y1=simplify(f)
>> g1=simple(f) >> g2=simple(g1)
多次使用 simple 可以达到最简表达。
>> a=3;
>> subs(f2,'u',a+2)
ans=14
>> subs(f2,'u','a+2')
ans=2*((a+2)+2)
>> syms x y >> f3=subs(f,'u',x+y)
Matlab
MATLAB简介绪论MATLAB是一种高级科技计算语言,它集计算、可视化和编程于一个易于使用的环境。
其中的命令及函数名都是熟悉的数学语言。
MATLAB是一个交互式的系统,它的基本运算单元是矩阵,不像其他语言那样需要事先声明数据的类型,如维数,实型或复数型等. 按照IEEE的数值计算标准(能正确处理无穷数Inf(Infinity)、无定义数NaN(not-a-number)及其运算)进行计算.因此编程工作量比C或Fortran小得多.MATLAB是“Matrix Laboratory”的缩写,是当今世界流行的三大科学计算软件之一(还有两个是Mathematica和Maple).现在MA TLAB在大学中已成为数学,工程科学的标准课程。
在工业界已成为高精尖产品的开发研究分析工具之一。
MA TLAB的特点还在于她提供了大量的应用工具箱,对于用户是极其方便的。
在工具箱中有大量的写成M-文件(后缀为m的文本文件)的开放的易于理解的源程序,这些程序运算效率极高.MA TLAB分门别类地给出了信号处理(Signal Process)、控制系统(Control System)、非线性控制(Nonlinear Control),最优化(Optimization),神经网络(Neural Network)、模糊逻辑(Fuzzy Logic),小波(Wavelet)、仿真(Simulink)、遗传(Genetic)、统计(Statistic)、符号数学(Symbolic Math), 系统识别(System Identification),样条(Spline), 图像处理(Image Process)等八十余种工具箱(toolbox).位于子目录toolbox中. 随着版本的不断升级,MA TLAB 的工具箱不断丰富.MA TLAB还有强大的帮助系统,是学习MATLAB的最好选择和途径. 本教材只提供一些入门知识,系统而完备的学习要靠读者自己从帮助系统中获得. 如在命令窗口的提示符>>后键入help sum 回车可得到求和函数sum的使用方法简介,更详细的介绍可用>>doc sum 得到. 也可以进入help菜单得到整个产品的帮助. 在这个帮助系统中有为初学者到专家所需的教程. 有MA TLAB的基本函数及各工具箱的函数按类及字母序排列的介绍. 还可以从MA TLAB界面的左下角的Start开始选取所需的服务.MA TLAB系统由如下几部分组成:一.桌面工具及开发环境在MA TLAB桌面中有命令窗口、命令历史、文本编辑器、工作空间、帮助浏览器等等二、MA TLAB数学函数库其中包含从简单的初等函数像sum、sin、cos,及复数运算,到较复杂的函数如矩阵的求逆、求特征值乃至更复杂的Bessle函数、快速Fourier变换等.三、MA TLAB的语言这是一个具有控制流语句、函数、数据结构、输入\输出、和面向对象编程的高级的矩阵/数组的语言。
Matlab符号功能
MATLAB符號運算功能•Symbolic Math Toolbox符號功能-sym>> sin(2)ans=0.9093>> a = sin(sym(2)) a =sin(2)>> double(a)ans=0.9093>> sym(1)/sym(2) ans=1/2 欲將變數定義為符號,可用syms指令>> syms x y>> x^2+y^2ans=x^2+y^2可用simple指令將符號運算結果簡化>> a = sqrt(x^4)a =(x^4)^(1/2)將數值代入符號函數中,可用subs指令>> f = x+2*yf =x+2*y>> subs(f, x, 1)ans=1+2*y>> simple(a)ans=x^2>> subs(f, y, 1)ans=x+2>> subs(f, [x y], [1 2])ans=5展開多項式-expandEx1:>> syms x>> expand((x-2)*(x-4))ans=x^2-6*x+8Ex2:>> syms x y>> expand(cos(x+y))ans=cos(x)*cos(y)-sin(x)*sin(y)8 6)4)(2(2+−=−−xxxx)sin()sin()cos()cos()cos(yxyxyx−=+簡化多項式-simpleEx1:>> syms x>> simple(x^3+3*x^2+3*x+1) ans=(x+1)^3Ex2:>> syms x>> simple(2*cos(x)^2-sin(x)^2) ans=3*cos(x)^2-1323)1(133+=+++xxxx222cos()sin()?x x−=Ex2: 求解>> syms x y>> S = solve('x+y-1', 'x-11*y-5')S =x: [1x1 sym]y: [1x1 sym]S.x = 4/3S.y = -1/3註:請比較[x, y] = solve('x+y-1', 'x-11*y-5')之指令 =−=+5111y x y xEx3: 求解>> syms x y z>> S = solve('x+y+z=1', 'x-y+z=2', 'x+y-z=-1')S =x: [1x1 sym]y: [1x1 sym]z: [1x1 sym]S.x=1/2S.y=-1/2S.z=1註:請比較[x,y,z] = solve('x+y+z=1', 'x-y+z=2', 'x+y-z=-1')之指令−=−+=+−=++121z y x z y x z y x數值積分等於由界限範圍x = a 到x = b之間曲線f(x)底下的面積()ba f x dx ∫數值積分的圖解說明(a) 矩形(b) 梯形數值積分Ex:1. edit fun.mfunction y = fun(x)y=exp(-x).*cos(x);2. 求積分(回到Matlab Command Window )area = quadl(@fun, 0, 1)亦可使用area = quadl(‘exp(-x).*cos(x)’, 0, 1)NOTE: 函數內之數學運算必須使用向量個別元素之運算(.* ./ .^)10cos()xe x dx−∫(註:比較此結果與利用trapz 指令計算之結果)。
matlab基本符号运算和微积分
符号运算及运用MATLAB提供了与Maple语言的良好接口。
符号表达式符号表达式是代表数学、函数、算子和变量的字符串或字符串数组。
不要求变量有预先确定的值,符号方程式是含有等号的符号表达式。
MATLAB内部把符号表达式表示成字符串,以便与数字变量或者运算相区别。
符号常量是不含有变量的符号表达式。
在Matlab中符号变量和符号表达式可以通过sym和syms来创建。
符号变量或者表达式名=sym(‘字符串’)在sym中参数可以设置一些数学特性,如x=sym(‘x’,’real’)表示x为实型x=sym(‘x’,’unreal’)表示x为非实型S=sym(A,flag)表示A为r、d、e、或者f格式其中之一时,sym函数把它从数字向量或矩阵转变成符号对象形式。
创建符号矩阵>>M=[a,b;c,d]???Undefined function or variable ‘a’.>>M=’[a,b;c,d]’M=[a,b;c,d]>>M=sym(‘[a,b;c,d]’)M=[a,b][c,d]M以三种方式定义,分别是数字型、字符串型和符号矩阵型。
体会符号矩阵和字符串矩阵的区别>>cleara=sym(‘[A,B;C,D]’) %符号矩阵创建a=[A,B][C,D]>>b=[‘A,B;C,D’] %字符串矩阵b=A,B;C,D符号表达式函数操作 >>diff(‘cos(x)’) Ans= -sin(x)>>M=sym(‘[A,B;C,D]’) M= [A,B] [C,D] >>det(M) ans=A*D-B*C在matlab 中可以利用symvar 询问matlab 在符号表达式中认为哪一个变量是独立变量。
symvar (符号表达式)符号表达式的操作及代数运算用函数findsym(f,n)来确定符号表达式f 的自由变量和自由变量的个数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
MATLAB Exercise 5 – Symbol Computation
1. Compare the following commands, and show the data types and values of a1, a2, a3 and a4.
>> a1=1/4+1/6 >> a2=sym(1/4+1/6)
>> a3='1/4+1/6' >> a4='1/4+1/6'; eval(a4)
2. Input following commands, try to compare and analysis the results.
1) a) >> clear; c1= a+2*a; c1
2) a) >> clear; c3='a+2*a'; eval(c3)
b) >> clear; c4=' a+2*a'; a=3; eval(c4) 3) a) >> clear; syms a; c5=’ a+2*a'; eval(c5) b) >> clear; syms a; c6= a+2*a; eval(c6)
c) >> clear; syms a; c7=sym('a+2*a'); subs(c7, a, 2) d) >> clear; syms a; c8=sym('a+2*a'); subs(c8, 2) 4) a) >> clear; c9=sym(' a+2*a+b'); c9
b) >> clear; c10=sym('a+2*a+b'); subs(c10, 1) c) >> clear; c11=sym(' a+2*a+b'); subs(c11, a, 1)
d) >> clear; syms a; c12=sym('a+2*a+b'); subs(c12,a,1)
e) >> clear; syms a b; c13=sym('a+2*a+b'); subs(c13,a,1, b,2)
f) >> clear; syms a b; c14=sym('a+2*a+b'); subs(c14, [a,b], [1, sym('pi')])
3. Let 3
2
6116f x x x =-+-, (1)(2)(3)g x x x =---,[(6)11]6h x x x =-+-. Please
use function factor , horner , expand to prove the following conclusion: 1) f is the expanded form of g and h 2) g is the factor form of f 3) h is the nested form of f
4. Please simply the following functions by using simple , simplify and pretty respectively
1)
2) cos x +
3)
11
11
x x +
+-
4)
c e
5)
sin 2sin cos (1cos 4)(1cos )(1cos )
ααα
ααα++-
6) cos44cos23αα-+
help simple (and simplify), understand the effect of these function.
5. Let s express the symbolic expression sin()y
a x e +. Use subs function to compute the
following expressions, and simply the results. 1) ln sin()t
a x e
+
2) sin()13
a π
+
6. Set 2
2
23p a xy xy x y =+++. Please use collect function to
1) collects all the coefficients with the same power of x 2) views p as a polynomial in its symbolic variable y
7. Use randn function to generate a random 2×2 matrix A. Substitute a matrix A into the
symbolic expression 2
325x x -+.
8. Set symbolic expression ()x
f x e -=. Please compute the value of
1) (0)f 2) ()f eps
3) (1),(2),(3),...,(20)f f f f
9. Generate two symbolic matrices _,_a b u v s a s b c d s t ⎡⎤⎡⎤
==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
, compute
1) s_a+s_b
2) 2*s_a 3) s_a*s_b 4) s_a.*s_b 5) s_a\s_b 6) s_a/s_b 7) s_c=s_a+i*s_b 8) s_c ’
9) s_c .’
10) det(s_a)
11) inv(s_a)
10. Let a be 2×2 matrix, b be a symbolic matrix 1b x ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
. For the following coefficient
matrices a , solve the linear equations ax =b . 1) 1234a ⎡⎤
=⎢
⎥⎣⎦
2) 1236a ⎡⎤
=⎢
⎥⎣⎦
3) 12a ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
4) 123a c ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦
5) c
d a
e
f ⎡⎤=⎢
⎥⎣⎦
6) 123234a ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
11. For the following matrix a, compute the eigenvalues and eigenvectors of a.
1) numeric matrix 1234a ⎡⎤
=⎢
⎥⎣⎦
2) symbolic matrix 1234a ⎡⎤=⎢
⎥⎣⎦
3) symbolic matrix 134x a ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
4) symbolic matrix s t a u v ⎡⎤
=⎢⎥⎣⎦
12. For the matrices as Ex11, compute their lu, schur, svd decompositions respectively.。