Elettracompany.com

Компьютерный справочник
10 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Matlab корень квадратный

Арифметические операторы и функции MATLAB;

Help specfun

Выделение подматрицы с 2-й по 5-ю строки и с 3-го по 5-й столбец

Транспонирование вектора

Транспонирование не квадратной матрицы

Транспонирование квадратной матрицы

Выделить 1,2,3 столбцы, строки переставить в указанном порядке

Переставить строки в указанном порядке

Переставить столбцы в указанном порядке

M(5)

Переприсваивание элемента M(2,2)

Действия со строками и столбцами

По формуле.

Функция eye(n), eye(m,n) возвращает единичную матрицу nxn или mxn

Hist(Y,100)

Plot(X,Y)

M %вывод на экран

%2 способ

Matr=[1:7;11:17;21:27;31:37]

%3 способ

функция magic(n) задает магическую матрицу nxn все ее элементы не превышают n^2;

суммы всех элементов столбцов, строк, диагонали равны 34 (для n=4);

M1=magic(4)

%4 способ

функции создания массивов со случайными элементами rand: rand(n) rand(m,n)генерируют матрицу (nxn)или(mxn) с элементами, распределенными по равномерному закону в промежутке (0,1);

YR=rand(4,3)

проверить равномерность распределения случайных чисел можно, построив большое число точек со случайными координатами;

X=rand(1000,1);

Y=rand(1000,1);

функция randn(n), randn(mxn) генерируют матрицу nxn (mxn) с элементами, распределенными по нормальному закону с мат. Ожиданием = 0 и ср. кв. отклонением = 1;

YN=randn(4,3)

для проверки распределения построим гистограмму;

Y=randn(1000,1);

строится гистограмма из 100 столбцов для 1000 случайных чисел с нормальным законом распределения;

Y1=randn(4,3)*10 %все элементы умножаются на 10;

a=3; b=20; %интервал [a;b]

Y2=rand(4,3)*(b-a)+a
%генерируется матрица (4×3)с числами в интервале [20;3];

%5 способ

t=eye(3)

t2=eye(4,3)

%6 способ

функция ones(n), ones(m,n) возвращает матрицу nxn или mxn, все элементы которой единицы;

H=ones(3,4)

%7 способ

функция zeros(n), zeros(m,n) возвращает матрицу nxn или mxn, все элементы которой нули;

D=zeros(3,2)

%8 способ

M1=magic(4)

M(2,2)=10

Выражение M(i) дает доступ к элементам матрицы, развернутым в один столбец

A=[ -5 3 -2 -9 -1; 0 -1 2 4 3;2 3 7 6 2;1 5 -4 3 -4; 2 6 -5 -8 3]

B=A(:,[4,1,2,5,3])

B=A([2,5,1,4,3],:)

B=A([2,5,1,4,3],1:3)

M=[1 2 3 4;4 5 6 7;7 8 9 1;2 4 6 8]

MT=M’

M2=[1 2 3 4;4 5 6 7;7 8 9 1]

MT2=M2′

N=[1 4 3 6]

NT=N’

%выделение подматрицы:

B=magic(6)

B(1:2,:) %первые две строки, все столбцы;

B(1:2,:)=0 %обнулить первые две строки

Выделение столбцов со 2-го по 5-й, 6 строк:

C1=B(:,2:5)

C2=B(2:5,3:5)

Выделение подматрицы с 1-й по 3-ю строки и с 2-го по последний столбец;

C3=B(1:3,2:end)

%Удаление столбцов и строк матрицы

B=magic(5)

B(:,2)=[] %Удалим 2-й столбец

B(2,:)=[] %Удалим 2-ю строку

Помощь:

help elfun – вывести список всех элементарных математических функций.

help elmat – вывод более сложных математических и матричных функций.

Таблица 1. Арифметические операции

Основные математические функции MatLab

В ML существует большое количество элементарных математических функций для выполнения действий с числами: тригонометрические, степенные, логарифмические, экспоненциальные и функции округления. Каждая функция обладает именем и списком аргументов, которые задаются в круглых скобках и, если их несколько, перечисляются через запятую.

Существуют встроенные тригонометрические и гиперболические функции: sin(x), cos(x), tan(x), cot(x), asin(x), acos(x), atan(x), acot(x), sinh(x) и т.д. Аргументы этих функций (в следующих версиях, начиная с версии 7.0) могут задаваться в радианах и градусах. У функций в градусной мере после названия добавляется буква d. sin(x) – аргумент в радианах, а sind(x) – аргумент в градусах.

Некоторые часто используемые математические функции:

· exp(x)–экспонента числа x;

· log(x)– натуральный логарифм;

· log10(x)– десятичный логарифм;

· sqrt(x)– квадратный корень;

· abs(x)– абсолютное значение x;

· mod(x, y)– остаток от целочисленного деления с учетом знака;

· rem(x, y)– остаток от целочисленного деления без учета знака;

· real(z)– вещественная часть комплексного числа;

· imag(z)– мнимая часть комплексного числа;

· round(x)– округление до ближайшего целого.

Более полный список основных математических функций MatLab:

С использованием вышеупомянутых функций, записать и сосчитать значение арифметического выражения:

Вычислить: res=

Составление арифметического выражения лучше всего начинать с расстановки основных скобок выражения. Причем открытую скобку следует сразу закрывать и продолжать набор формулы внутри скобок. В этом случае число открывающих скобок будет равно числу закрывающих, и вероятность ошибки будет минимальной.

Если в выражении многократно встречаются одинаковые фрагменты, то их целесообразно вычислять 1 раз и результат помещать в отдельные переменные. Это позволяет избежать одинаковых вычислений и тем самым оптимизирует вычисления.

Читать еще:  Matlab команды и функции

res=(3*cos(x^3)^2-sin(x-pi/3))/(log(abs(y))+exp (sqrt (x+1))/(2*x))*1E6

Для эффективной работы с большими наборами данных или при необходимости многократных вычислений рассмотренных средств недостаточно. В ML существует возможность записать последовательность команд в файл, сохранить его, дать ему имя и выполнить, набрав в командной строке имя файла. Это можно сделать во встроенном редакторе системы. Такие файлы называются файлами-сценариями или скрипт-файлами. При сохранении они автоматически получают расширение системы – m.

Файлы-программы (их называют скриптами или сценариями) являются самым простым типом m-файлов. Script-файл состоит из последовательности команд, не содержит заголовка, а также входных и выходных параметров. Все объекты, используемые внутри script-файла, считаются глобальными. Если в рабочем пространстве есть данные, то внутри script-файла их можно использовать, а по окончании его выполнения использовать данные, созданные с его помощью. Такие файлы используются для автоматизации выполнения большого набора инструкций. Их текст набирают в окне встроенного редактора ML.

Для выполнения файла-программы достаточно в командной строке указать имя этого скрипта. Перед запуском программы на выполнение необходимо установить нужный каталог в качестве текущего. Запуск файла на выполнение можно осуществить двумя способами: из окна редактора и из командного окна.

Для запуска программы на выполнение из окна редактора надо выбрать пункт меню Debug, Run или нажать функциональную клавишу F5, или выбрать соответствующую пиктограмму на панели инструментов. Выполнить программу, уже сохраненную на диске, можно из командного окна ML, просто набрав имя файла без расширения.

Дата добавления: 2016-04-02 ; просмотров: 1605 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Решение уравнений в matlab

Вы можете решать уравнения, содержащие переменные, с помощью команд
solve и fzero.

Разберем подробнее Matlab решение нелинейных уравнений, к примеру квадратного уравнения х 2 — 2х — 4 = 0, введите следующее:

syms x; solve (‘x^2 — 2*x -4=0’)

Разберем подробнее matlab решение линейных уравнений, к примеру вот такое уравнение х — 4 = 0, введите следующее:

syms x; solve (‘x -4=0’)

Обратите внимание, что уравнение, которое требуется решить, задано как
строка, то есть взято в одинарные кавычки. Ответ представляет собой точное
(символьное) решение 1+корень(5). Для получения числовых решений введите double
(ans) или vpa (ans), чтобы отобразить больше знаков. Ввод с командой solve
может также быть символьным выражением, но в этом случае программа MATLAB
потребует, чтобы правая часть выражения была заключена в скобки, и
фактически синтаксис решения уравнения х 2 — Зх = -7 будет выглядеть так:

syms x; solve (x^2 — 3*x + 7)

Ответ представляет собой точное (символьное) решение (3 + корень(19i))/2
(сложные числа, где буква i в ответе ставится для мнимой единицы V-1). Для
получения числовых решений введите double (ans) или vpa (ans), чтобы
отобразить больше знаков.
С помощью команды solve можно решать высокоуровневые полиномиальные
(многочленные) уравнения, равно как и многие другие типы уравнений. Можно
также решать уравнения, содержащие более чем одну переменную. Если
уравнений меньше, чем переменных, вам следует определить (как строки), какую
переменную (переменные) требуется вычислить. Например, введите solve ( ‘2*х — log (у) = 1’, ‘у’), чтобы решить уравнение 2х — log у = 1 для
переменной у при условии х. Подобным образом вы можете определить более чем
одно уравнение. Например:

[x, y] = solve (‘x^2 — y = 2’, ‘y — 2*x =5’)

Эта система уравнений имеет два решения. Программа MATLAB выдает решение,
выводя два значения х и два значения у для этих решений. Таким образом,
первое решение состоит из первого значения х и первого значения у. Вы можете
извлечь эти значения, введя в командную строку х (1) и у (1):

Второе решение можно извлечь, введя х (2) и у (2).
Обратите внимание, что в предыдущей команде solve мы назначили вывод в
векторной форме [х, у]. Если вы используете команду solve в системе
уравнений, не задавая вывод в векторной форме, в этом случае программа MATLAB не
отображает автоматически значения решения:

sol = solve (‘x^2 — y = 2’, ‘y — 2*x = 5’)

sol =
х: [2×1 sym]
у: [2×1 sym]

Чтобы увидеть векторы значений х и у, введите sol.x и sol.у. Чтобы увидеть
отдельные значения, введите sol.х (1) и sol.у (1), и т.п.

  • В этом примере вывод результата выполнения команды solve представляет собой структурный массив. Чтобы более подробно познакомиться с этим классом данных
Читать еще:  Matlab округление до целого

Некоторые уравнения нельзя решить символически, и в таких случаях команда
solve пытается найти числовой ответ. Например:

solve (‘ sin (x) = 2 — x’)

Иногда бывает более одного решения, и вы можете не получить того, что
ожидаете, например:

solve (‘exp (-x) = sin (x) ‘ )

Ответ представляет собой комплексное число. Хотя оно является правильным
решением уравнения, существуют также решения, представленные
вещественными числами. Графики функций ехр (-х) и sin (x) показаны на Рис. 2.3;
каждая точка пересечения двух кривых представляет собой решение уравнения е -х = sin (х).

Вы можете в числовой форме найти (приблизительно) решения, показанные на
графике, с помощью команды fzero, которая ищет нулевое значение данной
функции в пределах заданного значения х. Решение уравнения е -х = sin (x)
равно нулю в функции е -х — sin (x), поэтому, чтобы найти приблизительное
решение при х = 0.5, введите следующее:

h = @(x) exp(-x) — sin(x);
fzero (h, 0.5)

Замените значение 0.5 на 3 и найдите следующее решение, и так далее.

Рис. 2.3. Две пересекающиеся кривые

Поэтому из выше всего сказанного можно сделать вывод, что вам необходимо просмотреть много дополнительной информации и альтернатив!

Основные математические функции MatLab

MatLab содержит в себе все распространенные математические функции, которые доступны по их имени при реализации алгоритмов. Например, функция sqrt() позволяет вычислять квадрат числа и может быть использована в программе следующим образом:

x = 2;
y = 4;
d = sqrt(x^2+y^2); %вычисление евклидового расстояния

Аналогичным образом вызываются и все другие математические функции, представленные в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Основные математические функции MatLab

Почти все элементарные функции допускают вычисления и с комплексными аргументами. Например:

res = sin(2+3i)*atan(4i)/(1 — 6i); % res = -1.8009 — 1.9190i

Ниже показан пример задания вектора с именем a, и содержащий значения 1, 2, 3, 4:

a = [1 2 3 4]; % вектор-строка

Для доступа к тому или иному элементу вектора используется следующая конструкция языка:

disp( a(1) ); % отображение значения 1-го элемента вектора
disp( a(2) ); % отображение значения 2-го элемента вектора
disp( a(3) ); % отображение значения 3-го элемента вектора
disp( a(4) ); % отображение значения 4-го элемента вектора

т.е. нужно указать имя вектора и в круглых скобках написать номер индекса элемента, с которым предполагается работать. Например, для изменения значения 2-го элемента массива на 10 достаточно записать

a(2) = 10; % изменение значения 2-го элемента на 10

Часто возникает необходимость определения общего числа элементов в векторе, т.е. определения его размера. Это можно сделать, воспользовавшись функцией length() следующим образом:

N = length(a); % (N=4) число элементов массива а

Если требуется задать вектор-столбец, то это можно сделать так

a = [1; 2; 3; 4]; % вектор-столбец

b = [1 2 3 4]’; % вектор-столбец

при этом доступ к элементам векторов осуществляется также как и для векторов-строк.

Следует отметить, что векторы можно составлять не только из отдельных чисел или переменных, но и из векторов. Например, следующий фрагмент программы показывает, как можно создавать один вектор на основе другого:

a = [1 2 3 4]; % начальный вектор a = [1 2 3 4]
b = [a 5 6]; % второй вектор b = [1 2 3 4 5 6]

Здесь вектор b состоит из шести элементов и создан на основе вектора а. Используя этот прием, можно осуществлять увеличение размера векторов в процессе работы программы:

a = [a 5]; % увеличение вектора а на один элемент

Недостатком описанного способа задания (инициализации) векторов является сложность определения векторов больших размеров, состоящих, например, из 100 или 1000 элементов. Чтобы решить данную задачу, в MatLab существуют функции инициализации векторов нулями, единицами или случайными значениями:

a1 = zeros(1, 100); % вектор-строка, 100 элементов с
% нулевыми значениями
a2 = zeros(100, 1); % вектор-столбец, 100 элементов с
% нулевыми значениями
a3 = ones(1, 1000); % вектор-строка, 1000 элементов с
% единичными значениями
a4 = ones(1000, 1); % вектор-столбец, 1000 элементов с
% единичными значениями
a5 = rand(1000, 1); % вектор-столбец, 1000 элементов со
% случайными значениями

Матрицы в MatLab задаются аналогично векторам с той лишь разницей, что указываются обе размерности. Приведем пример инициализации единичной матрицы размером 3х3:

E = [1 0 0; 0 1 0; 0 01]; % единичная матрица 3х3

E = [1 0 0
0 1 0
0 0 1]; % единичная матрица 3х3

Аналогичным образом можно задавать любые другие матрицы, а также использовать приведенные выше функции zeros(), ones() и rand(), например:

Читать еще:  Https ru iobit com products php

A1 = zeros(10,10); % нулевая матрица 10х10 элементов

A2 = zeros(10); % нулевая матрица 10х10 элементов
A3 = ones(5); % матрица 5х5, состоящая из единиц
A4 = rand(100); % матрица 100х100, из случайных чисел

Для доступа к элементам матрицы применяется такой же синтаксис как и для векторов, но с указанием строки и столбца где находится требуемый элемент:

A = [1 2 3;4 5 6;7 8 9]; % матрица 3х3
disp( A(2,1) ); % вывод на экран элемента, стоящего во
% второй строке первого столбца, т.е. 4
disp( A(1,2) ); % вывод на экран элемента, стоящего в
% первой строке второго столбца, т.е. 2

Также возможны операции выделения указанной части матрицы, например:

B1 = A(:,1); % B1 = [1; 4; 7] – выделение первого столбца
B2 = A(2,:); % B2 = [1 2 3] – выделение первой строки
B3 = A(1:2,2:3); % B3 = [2 3; 5 6] – выделение первых двух
% строк и 2-го и 3-го столбцов матрицы А.

Размерность любой матрицы или вектора в MatLab можно определить с помощью функции size(), которая возвращает число строк и столбцов переменной, указанной в качестве аргумента:

a = 5; % переменная а
A = [1 2 3]; % вектор-строка
B = [1 2 3; 4 5 6]; % матрица 2х3
size(a) % 1х1
size(A) % 1х3
size(B) % 2х3

Стандартные функции поиска корней в MATLAB

Функция roots в MATLAB предназначена для поиска корней полинома. Типичное обращение к функции X = roots(c), где с — вектор коэффициентов полинома в порядке убывания степеней, а X — вектор строки корней полинома. Функция roots ищет корни любого полинома как собственные числа присоединенной к нему матрицы Фробениуса.

Протестируем функцию roots на примере поиска корня высокой кратности. Для этого решим уравнение вида

В листинге 5.9 приведена небольшая программа по решению уравнения (5.37) при разных значениях П. На рис. 5.12 приведен итоговый график зависимости абсолютной ошибки (в процентах) вычисления корня от степени полинома. Видно, что, начиная со степени полинома 15, абсолютная ошибка достигает 20 %.

Рис. 5.12. Тестирование функции roots

Сопрограмма тестирования функции roots %путем решения уравнения (1-х) Л П=0 %очищаем рабочее пространство clear all

%выбираем максимальную степень %тестируемого полинома

“/сорганизуем цикл обращений к функции

for п = 1: птах for к =0: п с( к+1) =( — 1)Л( п-k)*nchoosek(п, к); end x=roots(c);

%находим абсолютную ошибку

%вычисленного значения корня error(n)=100*abs(x(l)-l); end

%строим график зависимости ошибки %найденного значения корня от степени %полинома р I о t(1: nmax, error,

Функция fzero содержит в себе комбинацию методов дихотомии, секущих и обратной квадратичной интерполяции. Типичное обращение к функции fzero выглядит следующим образом: х = fzero(/,xO). На рис. 5.13 приведена иллюстрация того, как работает функция fzero на примере решения уравнения х 2 — 2 = 0.

Рис. 5.13. Иллюстрация работы функции fzero

Проведем более детальное тестирование функции fzero на примере решения уравнения

корни которого известны и равны 1,2, . п.

В листинге 5.10 приведен код соответствующей программы. На рис. 5.14 приведен итог работы программы.

%Программа тестирования работы функции fzero

Соочищаем рабочее пространство clear all global n

Соопределяем корни полинома: 1,2. П

%определяем массив начальных значений для Соитерационного процесса, используемого при %работе функции fzero

Соорганизуем цикл использования функции fzero

for k =1:1engt h(x 0) y( k) =f z e г о ( @f, x 0 ( k) ); end

Состроим график зависимости корней полинома,

Сокоторые возвращает функция fzero, от начальных Созначений хО (должна быть идеальная лестница) р I о t (х 0, у);

Соопределяем функцию, корни которой находит fzero function у =f ( X ) global n У =1 :

При отладке программы выбиралась максимально возможное значение параметра П, характеризующее степень полинома (5.38). В идеале на рис. 5.14 должна быть «лестница». Лестница действительно имеет место в том случае, когда П не превышает 40, при дальнейшем возрастании п возникают разного рода отклонения от лестницы. Алгоритм прекращает работу после того, как п превысит значение

Рис. 5.14. Тестирование функции fzero

Функция fsolve используется в MATLAB для решения систем нелинейных уравнений. В простейшем случае обращение к fsolve имеет вид: X = = fsolve(/>0). Алгоритм работы функции fsolve использует начальное приближение хО для минимизации суммы квадратов составляющих компонент вектора f методами Гаусса-Ньютона и Левснберга-Марквардта.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector
×
×