MATLAB學習筆記(九)——MATLAB符號計算


(一)符號對象

一、建立符號對象

1、建立符號變量和符號常量(sym,syms):

image

只可以建立一個符號變量

image

可以一次性建立多個符號變量

PS:符號常量計算的結果是精確的數學表達式,而數值常量是進行約分后的常數

2、建立符號表達式:

(1)利用單引號來生成符號表達式:

y='1/sqrt(2*x)';        %符號表達式
g='cos(x^2)-sin(x)=0’   %符號方程

(2)用sym函數建立符號表達式:

Y=sym('3*x');   %符號表達式:
G=sym ('[a,b;c,d]');         %矩陣表達式

(3)使用已經定義的符號變量組成符號表達式

syms x y;
V=3*x^2-5*y+2*x*y+6;

二、符號表達式的計算

1、符號表達式的四則運算

符號表達是的加減乘除運算的實現方法:

(1)使用函數:

%其中f,g為符號表達式
symadd(f,g);    %加法
symsub(f,g);    %減法
symmul(f,g);    %乘法
symdiv(f,g);    %除法
sympow(f,g);    %冪運算

(2)可以直接使用”+,-,*,/,^“運算符實現運算。

PS:但是MATLAB不一定會化簡到最簡的形式

2、符號表達式提取分子和分母的運算

[n,d]=numden(s);   %s為符號表達是,n為分子,,d為分母

PS:無論s是什么,MATLAB會進行運算,使得s化為一個分式

3、符號表達式的因式分解與展開

factor(s);   %對符號表示式分解分解因式
expands(s);  %對s進行展開
collect(s);  %對s合並同類項
collect(s,v);%對s按變量v合並同類項。

4、符號表達式的化簡

simplify(s);    %應用函數規則對s進行化簡。
simple(s);      %調用MATLAB的其他函數對表示式進行綜合化簡。並顯示化簡過程

5、符號表達式與數值表達式之間的轉換

sym(1.5);                 %數值表達式轉換為符號表達式
numeric('sqrt(5)');       %符號表達式轉換為數值表達式
eval('sqrt(5)');          %符號表達式轉換為數值表達式

三、符號表達式中變量的確定

findsym(s,n);
%返回符號表達式s中的n個符號變量,若沒有指定n,則返回s中的全部符號變量。

PS:在求函數的極限導數和積分時:如果用戶沒有明確指定自變量,MATLAB將按缺省原則findsym(s,1)找到缺省變量(離x最近的符號變量);

四、符號矩陣:

使用sym函數可以建立符號矩陣並化簡

m=sym('[1/(a+x),1;2;1/(b+y)'];

對矩陣使用的函數同樣可以對符號矩陣使用

transpose(s);       %返回s矩陣的轉置矩陣
determ(s);          %返回s矩陣的行列式值
diag(s);            %以矩陣s的元素作為矩陣X的主對角線元素
triu(s);            %返回矩陣s上三角矩陣
tril(s);            %返回矩陣s下三角矩陣
inv(s);             %返回矩陣s的逆矩陣
det(s);             %返回矩陣s的行列式的值
rank(s);            %返回矩陣的秩
eig(s);             %返回矩陣的特征值和特征向量

(二)符號微積分

一、符號極限limit

image

image

二、符號導數diff

image

三、符號積分int

image

四、積分變換

1、傅里葉變換

(1)概念

image

(2)MATLAB實現

fourier(f,x,t);     %求函數f(x)的傅里葉像函數F(t)
ifourier(f,t,x);    %求傅里葉像函數F(t)的原函數f(x).

2、拉普拉斯變換

(1)概念

image

(2)MATLAB實現

laplace(fx,x,t);     %求函數f(x)的拉普拉斯像函數F(t)
ilaplace(Fw,t,x);    %求拉普拉斯像函數F(t)的原函數f(x)

3、Z變換

(1)概念

image

(2)MATLAB實現

ztrans(fn,n,z);      %求函數f(n)的Z變換像函數F(z)
iztrans(Fz,z,n);     %求函數F(z)的Z變換原函數f(n)

(三)級數

一、級數符號求和

symsum(s,v,n,m);     %s表示一個技術的通項,是一個符號表達。
                         %v是求和向量
                         %n和m是開始項和末項(m可以取inf)

二、函數的泰勒級數

taylor(f,v,n,a);     %將函數f按變量v展開為泰勒級數
                         %展開到第n想為止,n的缺省值為6
                     %a為在何處展開,默認a=0

(四)符號方程求解

一、符號代數方程求解solve

image

二、符號常微分方程的求解dsolve

image


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM