第8章 MATLAB方程数值求解_习题答案
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习题:1, 计算⎥⎦⎤⎢⎣⎡=572396a 与⎥⎦⎤⎢⎣⎡=864142b 的数组乘积。
2, 对于B AX =,如果⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=753467294A ,⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=282637B ,求解X 。
3, 已知:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=987654321a ,分别计算a 的数组平方和矩阵平方,并观察其结果。
4, 角度[]604530=x ,求x 的正弦、余弦、正切和余切。
(应用sin,cos,tan.cot)5, 将矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=7524a 、⎥⎦⎤⎢⎣⎡=3817b 和⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2695c 组合成两个新矩阵: (1)组合成一个4⨯3的矩阵,第一列为按列顺序排列的a 矩阵元素,第二列为按列顺序排列的b 矩阵元素,第三列为按列顺序排列的c 矩阵元素,即 ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡237912685574(2)按照a 、b 、c 的列顺序组合成一个行矢量,即 []2965318772546, 将(x -6)(x -3)(x -8)展开为系数多项式的形式。
(应用poly,polyvalm)7, 求解多项式x 3-7x 2+2x +40的根。
(应用roots)8, 求解在x =8时多项式(x -1)(x -2) (x -3)(x -4)的值。
(应用poly,polyvalm)9, 计算多项式9514124234++--x x x x 的微分和积分。
(应用polyder,polyint ,poly2sym)10, 解方程组⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡66136221143092x 。
(应用x=a\b)11, 求欠定方程组⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡5865394742x 的最小范数解。
(应用pinv) 12, 矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=943457624a ,计算a 的行列式和逆矩阵。
(应用det,inv)13, y =sin(x ),x 从0到2π,∆x =0.02π,求y 的最大值、最小值、均值和标准差。
matlab习题答案MATLAB习题答案近年来,MATLAB(Matrix Laboratory)作为一种强大的数学软件工具,被广泛应用于科学计算、工程设计、数据分析等领域。
它提供了丰富的函数库和强大的计算能力,使得用户能够高效地解决各种数学问题。
然而,在学习和使用MATLAB的过程中,我们常常会遇到一些难题,需要寻找相应的解答。
本文将针对一些常见的MATLAB习题,提供一些解答和思路,以帮助读者更好地理解和应用MATLAB。
一、矩阵运算在MATLAB中,矩阵运算是一项重要的功能。
例如,给定一个矩阵A和一个向量b,我们需要求解线性方程组Ax=b。
可以使用MATLAB中的“\”运算符来实现,即x=A\b。
如果矩阵A是一个方阵且可逆,那么x将是方程组的唯一解。
如果A不可逆,那么x将是方程组的最小二乘解。
另外,MATLAB还提供了矩阵的转置、求逆、乘法等运算。
例如,可以使用“'”运算符来求矩阵的转置,即A'。
使用inv(A)函数可以求矩阵A的逆,使用A*B 可以实现矩阵的乘法。
二、数值积分数值积分是MATLAB中的另一个常见问题。
对于给定的函数f(x),我们需要计算其在某个区间[a, b]上的定积分。
可以使用MATLAB中的quad函数来实现数值积分,即quad(f, a, b)。
该函数会返回定积分的近似值。
如果需要进行多重积分,可以使用MATLAB中的dblquad函数或者triplequad 函数。
这些函数分别用于二重积分和三重积分的计算。
三、数据拟合在实际应用中,我们经常需要根据一组离散的数据点,拟合出一个函数。
MATLAB提供了polyfit函数来实现多项式拟合。
例如,对于给定的数据点x和y,可以使用p = polyfit(x, y, n)来拟合一个n次多项式。
返回的p是一个向量,包含了拟合多项式的系数。
除了多项式拟合,MATLAB还提供了其他拟合方法,如曲线拟合、指数拟合等。
第1章一、思考题4. (1) B=A(2:5,1:2:5)(2)A(7)=[](3) A=A+30(4)size(A)(5) t(find(t==0))=eps(6)t=reshape(x,3,4)(7)abs('matlab')(8)char(93)5. A=[97,67,34,10;-78,75,65,5;32,5,-23,-59;0,-12,54,7](1) B=A(1:3,:)C=A(:,1:2)D=A(2:4,3:4)E=B*C(2)A(find(A>=50 & A<=100))二、实验题1.x=-74/180*pi;y=-27/180*pi;sin(x*x+y*y)/sqrt(tan(abs(x+y)))+pi2.a=-3.0:0.1:3.0;exp(-0.3*a).*sin(a+0.3)3.x=[2,4;-0.45,5];log(x+sqrt(1+x.*x))/24. A=[3,54,2;34,-45,7;87,90,15];B=[1,-2,67;2,8,74;9,3,0]; (1)A*Bans =129 432 41977 -407 -1052402 591 12489A.*Bans =3 -108 13468 -360 518783 270 0(2) A^3ans =-28917 240246 -4368137883 -259101 27669171333 252504 38673A.^3ans =27 157464 839304 -91125 343658503 729000 3375(3)A/Bans =-5.8845 5.3549 -0.20286.3554 -5.6596 4.3293-6.6325 6.2078 9.0241B/Aans =30.2855 19.2643 -8.561433.4394 21.1547 -9.3974-0.7443 -0.3938 0.2830(4)[A,B]ans =3 54 2 1 -2 6734 -45 7 2 8 7487 90 15 9 3 0[A([1,3],:);B^2]ans =3 54 287 90 15600 183 -81684 282 72615 6 8255.a=1+2i;b=3+4i;c=exp(pi*i/6)c =0.8660 + 0.5000ic+a*b/(a+b)ans =1.6353 + 1.8462i第2章一、思考题3.s=0;for n=0:63s=s+2^n;enddisp(s)n=0:63;s=sum(2.^n)二、实验题1.x=input('输入一个四位整数:');y=[fix(x/1000),mod(fix(x/100),10),mod(fix(x/10),10),mod(x,10)] z=mod((y+7),10)x=z(3)*1000+z(4)*100+z(1)*10+z(2)2.gh=input('输入工号');h=input('输入工时');dj=84;if h>120gz=dj*120+1.15*dj*(h-120);elseif h<60gz=dj*h-700;elsegz=dj*h;endformat bank;display([gh,gz])3.循环结构n=input('input n:');s=0;for k=1:ns=s+1/k^2;enddisplay(sqrt(s*6))向量运算n=input('input n:');k=1:n;display(sqrt(sum(1./k.^2)*6))4.y=0;k=0;while y<3k=k+1;y=y+1/(2*k-1);enddisplay([k-1,y-1/(2*k-1)])5.x0=0;x=1;k=0;a=input('a=');b=input('b=');while abs(x-x0)>=1e-5 && k<500x0=x;x=a/(b+x0);k=k+1;enddisplay([k,x]);display([(-b+sqrt(b^2+4*a))/2,(-b-sqrt(b^2+4*a))/2]);6.y=fun(40)/(fun(30)+fun(20))(1)函数文件fun.mfunction f=fun(n)f=n+log(n^2+5);(2)函数文件fun.mfunction f=fun(n)a=1:n;f=sum(a.*(a+1));第3章一、思考题4.t=0:0.01:1.5;y=sqrt(3)/2*exp(-4*t).*sin(4*sqrt(3)*t+pi/3);5.x=-10:0.01:10;y=linspace(-6,6,size(x,2))z=x.^3+3*x.*y.^2;plot3(x,y,z)6.x=100:100:400;y=100:100:400;z=[636,697,624,478;698,712,630,478;680,674,598,412;662,626,552,334]; [X,Y]=meshgrid(x,y);mesh(X,Y,z)二、实验题1.(1)x=-10:0.01:10;plot(x,x-x.^3/3/2)(2)plot(x,exp(-x.*x/2)/2/pi)(3)x=-8:0.01:8;plot(x,sqrt((64-x.*x)/2))(4)t=0:pi/100:6*pi;plot(t.*sin(t),t.*cos(t))2. (1)x1=linspace(0,1,100);y1=2*x1-0.5;t=linspace(0,pi,100);x=sin(3*t).*cos(t);y=sin(3*t).*sin(t);plot(x1,y1,'r-',x,y,'b:');text(0.4,1,'y=2x-0.5');text(-0.4,0.5,'x=sin(3t)cos(t)');text(-0.4,0.3,'y=sin(3t)sin(t)');(2)subplot(1,2,1);scatter(x1,y1,10)title('y=2x-0.5');subplot(1,2,2);scatter(x,y,10)3.subplot(1,21);x=1:1:100; y=sin(1./x);plot(x,y)subplot(1,2,2);fplot('sin(1/x)',[1,100])4.subplot(2,2,1);bar(t,y);subplot(2,2,2);stairs(t,y);subplot(2,2,3);stem(t,y)subplot(2,2,4);semilogy(t,y);5.theta=linspace(-pi,pi,100);ro=5.*cos(theta)+4;polar(theta,ro);fi=linspace(0,2*pi,100);a=1r=a.*(1+cos(fi));polar(fi,r);6.t=0:pi/20:2*pi;x=exp(-t./20).*cos(t);y=exp(-t./20).*sin(t);z=t; plot3(x,y,z);t=0:0.01:1;x=t;y=t.^2;z=t.^3;plot3(x,y,z);7.x=-30:0.1:0;y=0:0.1:30;[x,y]=meshgrid(x,y);z=10.*sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(1+x.^2+y.^2); meshc(x,y,z);8.x=linspace(-3,3,100);y=linspace(-3,3,100);[x y]=meshgrid(x,y);fxy=-5./(1+x.^2+y.^2);i=find(abs(x)<=0.8 & abs(y)<=0.5);fxy(i)=NaN;surf(x,y,fxy)9.u=linspace(1,10,100);v=linspace(-pi,pi,100);[u,v]=meshgrid(u,v);x=3.*u.*sin(v);y=2.*u.*cos(v);z=4*u.^2;x=3*u.*sin(v);y=2*u.*cos(v);z=4*u.^2;surf(x,y,z);shading interp;light('position',[1,0,1]);10.t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);comet(t,y)第4章一、思考题5.(1)A=eye(3);(2)C=100+(200-100)*rand(5,6);(3)D=1+sqrt(0.2)*randn(1,500);(4)E=ones(size(A));(5)A=A+30*eye(size(A));(6)B=diag(diag(A))二、实验题1.P=pascal(5);H=hilb(5);Dp=det(P);Dh=det(H);Kp=cond(P);Kh=cond(H);P矩阵的性能更好,因为Kp较小2.A=[1,-1,2,3;0,9,3,3;7,-5,0,2;23,6,8,3]B=[3,pi/2,45;32,-76,sqrt(37);5,72,4.5e-4;exp(2),0,97]A1=diag(A);B1=diag(B);A2=triu(A);B2=triu(B);A3=tril(A);B3=tril(B);rA=rank(A);rB=rank(B);nA=norm(A);nb=norm(B);cA=cond(A);cB=cond(B);3.A=[31,1,0;-4,-1,0;4,-8,-2];[V,D]=eig(A);4.A=diag([-1,-1,-1,-1],-1)+diag([-1,-1,-1,-1],1)+diag([2,2,2,2,2]) b=[1,0,0,0,0]';x1=inv(A)*b;x2=A\b;[L,U]=lu(A);x3=U\(L\b);[Q,R]=qr(a);[Q,R]=qr(A);x4=R\(Q\b)R=chol(A);x5=R\(R'\b)5.B=sparse(A);x1=inv(B)*b;x2=B\b;[L,U]=lu(B);x3=U\(L\b);第5章一、思考题3.A=randn(10,5);mean(A)std(A)max(max(A))min(min(A))sum(A,2)sum(sum(A))sort(A,1)sort(A,2,'descend')二、实验题1.A=rand(1,30000);mean(A)std(A)max(A)min(A)size(find(A>0.5))/size(A)2.h=[466,715,950,1422,1635];w=[7.04,4.28,3.40,2.52,2.13];hh=[500,900,1500];ww=interp1(h,w,hh,'spline')3.x=linspace(1,10,50);y=log(x);f=polyfit(x,y,5);yy=polyval(f,x);plot(x,y,'r-',x,yy,'g.')4.N=64; % 采样点数T=5; % 采样时间终点t=linspace(0,T,N); % 给出N个采样时间ti(I=1:N) x=3*exp(-t); % 求各采样点样本值xdt=t(2)-t(1); % 采样周期f=1/dt; % 采样频率(Hz)X=fft(x); % 计算x的快速傅立叶变换XF=X(1:N/2+1); % F(k)=X(k)(k=1:N/2+1) f=f*(0:N/2)/N; % 使频率轴f从零开始plot(f,abs(F),'-*') % 绘制振幅-频率图xlabel('Frequency');ylabel('|F(k)|')5.(1)p1=[1 2 0 0 7];p2=[1 -2];p3=[1 0 0 5 1];p12=conv(p1,p2);p=p12+[zeros(1,size(p12,2)-size(p3,2)),p3];roots(p)(2)A=[-1,4,3;2,1,5;0,5,6];Px=polyval(p,A)Pxm=polyvalm(p,A)6.(1)z=fzero('3*x-sin(x)+1',0)(2)建立函数文件myfun.mfunction F=myfun(X)x=X(1);y=X(2);F(1)=x*x+y*y-9;F(2)=x+y-1;在命令窗口中输入以下命令:x=fsolve(@myfun,[3,0]',optimset('Display','off')) 第6章一、思考题2.fx=inline('1./(1+x.^2)');[I,n]=quad(fx,-100000,100000,1e-3);[I,n]=quadl(fx,-100000,100000,1e-3);x=-100000:0.01:100000;y=1./(1+x.*x);trapz(x,y);3.(1)fx=inline('-2*y+2*x*x+2*x');[t,y]=ode23(fx,[0,0.5],1)(2)fx=inline('y-exp(x)*cos(x)');[t,y]=ode23(fx,[0,3],1)二、实验题1.for x=1:3fx=[x,x^2,x^3;1,2*x,3*x;0,2,6*x];diff(fx)end2.(1)x=0:0.01:1;y=x.^10+10.^x+1./log10(x);dy=diff(y)/0.01;(2)x=0:0.01:1;y=log(1+x);dy=diff(y,2)/0.01;plot(x(1:99),dy)3.(1)fx=inline('x.^2.*sqrt(2*x.*x+3)');quad(fx,1,5)(2)fx=inline('x./sin(x).^2');quad(fx,pi/4,pi/3)(3)fx=inline('abs(cos(x+y))');dblquad(fx,0,pi,0,pi)(4)syms x y ;fx=x*y;int(int(fx,y^2,y+2),-1,2)x 的积分区间为【0,2】时fx=inline('x.*y');dblquad(fx,0,2,-1,2)4.x=0.3:0.2:1.5;y=[0.3895,0.6598,0.9147,1.1611,1.3971,1.6212,1.8325]; trapz(x,y)5.(1)yp=inline('-(1.2+sin(10*x))*y');[t,y]=ode23(yp,[0,5],1);(2)令''3,,21y x y x y x ='==,则可写出原方程的状态方程形式:123233221sin 31)1(2cos 5cos x tx x t t t x x x x x +--++='='='⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡'''t x x x t t t x x x cos 00)1(2cos 51sin 311000103212321 建立函数文件ztfun.mfunction y=ztfun(t,x)b=[0;0;cos(t)];y=[0,1,0;0,0,1;-1/(3+sin(t)),-1,5*cos(2*t)/(t+1)^2]*x+b; 解微分方程组[t,y]=ode23(@ztfun,[0,5],[1;0;2]);6.建立函数文件ztfun.mfunction yy=ztfun(t,y)yy=[y(2)*y(3);-y(1)*y(3);-0.51*y(1)*y(2)];解微分方程组[t,y]=ode23(@ztfun,[0,5],[0;1;1])第7章一、思考题3.(1)数值积分fx=inline('exp(x).*(1+exp(x)).^2');quad(fx,0,log(2))符号积分f=sym('exp(x)*(1+exp(x))^2');v=int(f,0,log(2));eval(v)(2)略二、实验题1.A=sym('[1,2,3;x,y,z;3,2,1]')rank(A)inv(A)det(A)2.(1) y=sym('sqrt(x+sqrt(x+sqrt(x)))');y1=diff(y)y2=diff(y,'x',2)(2) syms x y;fxy=sin(x^2*y)*exp(-x^2-y);diff(diff(fxy,x),y)3.(1) syms xint(1/(1+x^4))(2) syms x tint((-2*x*x+1)/(2*x*x-3*x+1)^2,x,cos(t),exp(2*t)) 4.syms n xsymsum(1/(2*n+1)/(2*x+1)^(2*n+1),n,0,inf)symsum(1/(2*n+1)/(2*x+1)^(2*n+1),n,0,5)5.(1) syms xtaylor((exp(x)+exp(-x))/2,5,0)(2) syms a xtaylor(exp(-5*x)*sin(3*x+pi/3),5,a)6.(1)x=solve(sym('x^3+a*x+1=0'))(2) [x y]=solve(sym('sqrt(x^2+y^2)-100=0,3*x+5*y-8=0'))7. 方程转化为: π21'11't y y y y -=+=⎩⎨⎧符号解[y1,y11]=dsolve('Dy=y1,Dy1+y=1-t^2/pi','y(-2)=5,y1(-2)=5','t') 数值解编写函数文件ztfun.mfunction yy=ztfun(t,y)yy=[y(2);1-t^2/pi-y(1)];在命令窗口输入以下命令[t,y]=ode45(@ztfun,[-2,7],[-5;5]);t=linspace(-2,7,49)y2=y8.[x,y]=dsolve('Dx=3*x+4*y,Dy=-4*x+3*y','x(0)=0,y(0)=1')。
matlab教材习题答案Matlab是一种广泛应用于科学与工程领域的计算机编程语言和环境。
它具备强大的数值计算和数据可视化功能,被广泛用于数据分析、信号处理、图像处理、机器学习等领域。
对于初学者而言,掌握Matlab的基本语法和常用函数是非常重要的,而教材习题则是帮助学生巩固所学知识的重要资源。
本文将为大家提供一些Matlab教材习题的参考答案,以帮助读者更好地学习和应用Matlab。
1. 基本语法练习题1.1 计算并输出1到10的平方for i = 1:10fprintf('%d的平方是:%d\n', i, i^2);end1.2 计算并输出1到10的阶乘for i = 1:10fact = 1;for j = 1:ifact = fact * j;endfprintf('%d的阶乘是:%d\n', i, fact);end2. 数值计算练习题2.1 求解一元二次方程的根a = 1;b = -3;c = 2;delta = b^2 - 4*a*c;x1 = (-b + sqrt(delta))/(2*a);x2 = (-b - sqrt(delta))/(2*a);fprintf('一元二次方程的根为:%f, %f\n', x1, x2);2.2 求解线性方程组的解A = [1 2; 3 4];B = [5; 6];X = inv(A) * B;fprintf('线性方程组的解为:%f, %f\n', X(1), X(2));3. 数据处理练习题3.1 统计一个数组中的最大值、最小值和平均值data = [1, 2, 3, 4, 5];max_value = max(data);min_value = min(data);average_value = mean(data);fprintf('最大值:%f\n最小值:%f\n平均值:%f\n', max_value, min_value, average_value);3.2 对一个矩阵进行排序matrix = [4 2 3; 1 5 6; 9 8 7];sorted_matrix = sort(matrix);fprintf('排序后的矩阵为:\n');disp(sorted_matrix);4. 图像处理练习题4.1 读取并显示一张图片image = imread('image.jpg');imshow(image);4.2 对一张图片进行灰度化处理gray_image = rgb2gray(image);imshow(gray_image);5. 信号处理练习题5.1 生成并绘制正弦信号t = 0:0.01:2*pi;x = sin(t);plot(t, x);5.2 对一段音频信号进行傅里叶变换[y, fs] = audioread('audio.wav');Y = fft(y);plot(abs(Y));通过以上几个例子,我们可以看到Matlab的强大功能和灵活性。
matlab课后答案完整版ones表⽰1矩阵zeros表⽰0矩阵ones(4)表⽰4x4的1矩阵zeros(4)表⽰4x4的0矩阵zeros(4,5)表⽰4x5的矩阵eye(10,10)表⽰10x10的单位矩阵rand(4,5)表⽰4x5的伴随矩阵det(a)表⽰计算a的⾏列式inv(a)表⽰计算a的逆矩阵Jordan(a)表⽰求a矩阵的约当标准块rank(a)表⽰求矩阵a的秩[v,d]=eig(a)对⾓矩阵b=a’表⽰求a矩阵的转置矩阵sqrt表⽰求平⽅根exp表⽰⾃然指数函数log⾃然对数函数abs绝对值第⼀章⼀、5(1)b=[97 67 34 10;-78 75 65 5;32 5 -23 -59]; >> c=[97 67;-78 75;32 5;0 -12]; >> d=[65 5;-23 -59;54 7];>> e=b*ce =5271 11574-11336 6641978 3112(2)a=50:1:100⼆、1 、x=-74;y=-27;z=(sin(x.^2+y.^2))/(sqrt(tan(abs(x+y)))+pi) z =-0.09012、a=-3.0:0.1:3.0;>> b=exp(-0.3*a).*sin(a+0.3)y =0.7218 1.0474-0.2180 1.15624、a*b表⽰a矩阵和b矩阵相乘a.*b表⽰a矩阵和b矩阵单个元素相乘A(m,n)表⽰取a矩阵第m⾏,第n列A(m,:)表⽰取a矩阵第m⾏的全部元素A(:,n)表⽰取a矩阵的第n列全部元素A./B表⽰a矩阵除以b矩阵的对应元素,B.\A等价于A./BA.^B表⽰两个矩阵对应元素进⾏乘⽅运算A.^2表⽰a中的每个元素的平⽅A^2表⽰A*A例:x=[1,2,3];y=[4,5,6];z=x.^yz=1 32 729指数可以是标量(如y=2).底数也可以是标量(如x=2)5、a=1+2i;>> b=3+4i;>> c=exp((pi*i)/6)c =0.8660 + 0.5000id=c+a*b/(a+b)d =1.6353 + 1.8462i第⼆章⼆、4、(1)y=0;k=0;>> while y<3k=k+1;>> display([k-1,y-1/(2*k-1)])ans =56.0000 2.9944第三章⼆1(1) x=0:pi/10:2*pi; >> y=x-x.^3/6; >> plot(x,y)1234567-40-35-30-25-20-15-10-505(2)x=0:pi/10:2*pi; y=(exp(-x.^2/2))/2*pi;plot(x,y)012345670.20.40.60.811.21.41.6(3)x=-8:0.01:8; y=sqrt((64-x.^2)/2);plot(x,y)-8-6-4-2024680123456(4)t=0:0.1:8*pi; >> x=t.*sin(t); >> y=t.*cos(t);-25-20-15-10-50510152025-30-20-10102030例3.4x=0:pi/100:2*pi; y1=exp(-0.5*x);y2=exp(-0.5*x).*sin(2*x); plot(x,y1,x,y2)>> title('x from 0 to 2{\pi} '); >> xlabel('variable x'); >> ylabel('variable y'); >> text(1.5,0.5,'曲线y1=e^(-0.5x)'); >> text(3,0.1,'曲线y2=cos(4{\pi}x)e^{-0.5x}'); >> legend('y1','y2')1234567-0.4-0.20.20.40.60.81x from 0 to 2πvariable xv a r i a b l e y曲线y1=e (-0.5x)曲线y2=cos(4πx)e -0.5xy1y22、(1)y1=2*x-0.5;t=linspace(0,pi,100); x=sin(3*t).*cos(t); y=sin(3*t).*sin(t);>> k=find(abs(y-x)<1e-2); >> t1=t(k) t1 =0 0.7933 1.04722.0944>> z=sin(3.*(t1)).*cos(t1) z =0 0.4841 0.0000 0.0000 -0.0000>> plot(t,x,t,y,'k:',t1,z,'bp');0.511.522.533.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81(2)subplot(1,2,1); >> scatter(x1,y1,10); >> title('y=2x-0.5'); >> subplot(1,2,2); >> scatter(x,y,10)-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.63、subplot(1,2,1); x=0:0.01:pi; y=sin(1./x); plot(x,y)subplot(1,2,2);fplot('sin(1./x)',[1,100])1234-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81204060801000.10.20.30.44、t=0:pi:2*pi; y=1./(1+exp(-t));subplot(2,2,1);%图形窗⼝的分割bar(t,'group'); %绘制柱形图(分组) subplot(2,2,2);barh(t,'stack');%绘制柱形图(堆积) subplot(2,2,3);loglog(t,y); %函数使⽤全对数坐标,x,y 均采⽤常⽤对数刻度 subplot(2,2,4); semilogy(t,y); %函数使⽤半对数坐标,y 轴为常⽤对数刻度,x 轴仍为线性刻度1230246802468123100.5100.710-0.01810-0.0010246810-0.310-0.210-0.15、(1)theta=linspace(-pi,pi,100); ro=5.*cos(theta)+4; polar(theta,ro); (2)x=linspace(0,2*pi,100);a=1>> r=a.*(1+cos(x)); polar(x,r);3021060240902701203001503301806、(1)t=0:pi/10:2*pi;>> x=exp((-t)/20).*cos(t); >> y=exp((-t)/20).*sin(t); >> z=t; >> plot3(x,y,z);-1-0.50.51-1-0.50.5102468(2)t=0:0.01:1; x=t;>> y=t.^2; >> z=t.^3;>> plot3(x,y,z);0.20.40.60.800.20.40.60.817、x=-30:0.1:0; >> y=0:0.1:30;>> [x,y]=meshgrid(x,y); >>z=10.*sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(1+x.^2+y.^2);>> meshc(x,y,z);绘制曲⾯图和等⾼线-30-20-10102030-4-202468、x=linspace(-3,3,100); >> y=linspace(-3,3,100); >> [x y]=meshgrid(x,y); %可以将向量转化为矩阵 >> fxy=-5./(1+x.^2+y.^2); >> i=find(abs(x)<=0.8 & abs(y)<=0.5); >> fxy(i)=NaN; >>surf(x,y,fxy) %绘制三维曲⾯图-4-224-4-224-4-3-2-19、u=linspace(1,10,100); v=linspace(-pi,pi,100);[u v]=meshgrid(u,v); x=3.*u.*sin(v); y=2.*u.*cos(v); z=4*u.^2; surf(x,y,z); shading interp;-40-20-1010200100200300400第五章⼆1、a=rand(1,30000);mean(a) %求平均数 ans =0.5010 >>b=std(a) %求标准差 b =0.2882 >> c=max(a) c =0.9999 >> d=min(a) d =3.5706e-005size(find(a>0.5))/size(a) %求⼤于0.5的随机数个数占总数的百分⽐ans =0.50322、h=[466,715,950,1422,1635]; >> w=[7.04,4.28,3.40,2.52,2.13]; >> hh=[500,900,1500]; >> ww=interp1(h,w,hh,'spline')ww =6.4903 3.5226 2.3845 3、x=linspace(1,10,50); y=log(x);f=polyfit(x,y,5); %求曲线的拟合 >> yy=polyval(f,x); >> plot(x,y,'r-',x,yy,'g.') 123456789100.511.522.55、(1)、(2) p1=[1,2,0,7]; p2=[1,-2]; p3=[1,0,5,1]; p12=conv(p1,p2); >>p=p12+[zeros(1,size(p12,2)-size(p3,2)),p3]; >> roots(p) ans =-3.4656 0.6128 + 1.6278i 0.6128 - 1.6278i 1.2400-29 291 95 19 -3 697 -13 697 1427 >>y2=polyvalm(p,a)%以矩阵a 为⾃变量 y2 =391 2084 3273 502 2693 4207 720 3775 5892 6、(1)z=fzero('3*x-sin(x)+1',0) %求x=0时附近的根 z =-0.4903 第⼋章⼆、2t=0:pi/20:2*pi; x=sin(t); y=cos(t); x1=sin(7*t); y1=cos(7*t);h=plot(x,y,x1,y1);set(h,'marker','x','linewidth',2); set(gca,'xtick',-1:0.1:1); title('篮筐')-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81篮筐3、x=0:pi/10:5*pi;y=exp(-0.2*x).*cos(x)+2; h=plot(x,y);set(gca,'color','red','linestyle','-','linewidth',3);text(5,2.4,'y=exp(-0.2*x).*cos(x)+2');02468101214161.41.61.822.22.42.62.83y=exp(-0.2*x).*cos(x)+24、t=-pi:pi/100:pi; x=cos(t); y=sin(t); z=t;h=plot(t,x,t,y,t,z);set(h,'linestyle','-','linewidth',3);-4-3-2-101234-4-3-2-101234字符串例ch='Welcome to Beijing';subch=ch(12:18) 选12~18个字符串(空格也算)ans =WELCOME TO BEIJING >> length(k)统计⼩写字母的个数ans = 14 例:已知y=1-1/2+1/3-1/4.........-1/100求y 的值y=0; >> n=100; >> for i=1:100; y=y+(-1)^(i-1)/i; end>> disp(y)0.6882绘制⼆维曲线图x=0:pi/100:2*pi; >> y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); >> y2=1.5*exp(-0.5*x).*cos(pi*x); >> plotyy(x,y1,x,y2); 7-0.20.20123456-202绘制三维图像例:x=sint+tcost y=cost-tsint z=tt=0:pi/10:10*pi; x=sin(t)+t.*cos(t); y=cos(t)-t.*sin(t); z=t; plot3(x,y,z); axis([-30 30 -30 30 0 35]); 坐标轴的最⼤值与最⼩值title('line in 3-D space'); 图形的题⽬ >> xlabel('x');ylabel('y');zlabel('z'); 标注坐标>> grid on; 加⽹格线 -30-20-10102030-20205101520253035xline in 3-D spaceyz三维例]2/,0[],,0[,cos sin 22ππ∈∈+=y x y x z [x,y]=meshgrid(0:pi/100:pi,0:pi/100:pi/2);>> z=sin(x.^2)+cos(y.^2);>> mesh(x,y,z);>> axis([0 4 0 1.8 -1.5 1.5]); 012340.511.5-1.5-1-0.500.511.5例3.16t=0:pi/20:2*pi; subplot(1,2,1);[x,y,z]=cylinder(sin(t),30);surf(x,y,z); 绘制三维曲⾯图subplot(1,2,2);>> [x,y,z]=peaks(100);>> mesh(x,y,z); 绘制三维⽹格图-11-10100.20.40.60.81-55-505-10-5510多项式求导例:f(x)=1/x^2+5 p=[1];>> q=[1,0,5];>> [p,q]=polyder(p,q)注:c=conv(a,b) 表⽰a 多项式与b 多项式乘积[p,r]=deconv(a,b) 表⽰a 多项式与b 多项式相除其中p 为商向量 r 为余数向量p=polyder(p) 表⽰求p 的导数 p=poleder(p,q) 表⽰求p 乘以q 的导数[p,q]=poleder(p,q) 表⽰p 除以q 的导数多项式求根例:f(x)=2x^4-12x^3+3x^2+5 p=[2,-12,3,0,5]; >> x=roots(p); >> p=[2,-12,3,0,5]; x=roots(p) 求⽅程f(x)=0的根 x =5.7246 0.8997 -0.3122 + 0.6229i -0.3122 - 0.6229i>> g=poly(x) 已知多项式的根求多项式 g =1.0000 -6.0000 1.5000 -0.00002.5000符号求导例7.3x=a(t-tsint)y=b(1-cost) 求y 对x 的⼀阶导数 syms x y a b t;>> f21=a*(t-sin(t)); >> f22=b*(1-cos(t));>> diff(f22)/diff(f21) 求y 对x 的⼀阶导数ans =b*sin(t)/a/(1-cos(t))注:diff(f1,x,2) 表⽰f1对x 的⼆阶导数diff (f3,x )表⽰z 对x 的偏导 diff (f3,y )表⽰z 对y 的偏导求不定积分int(f) 求f 的不定积分 f1=int(f,a,b) 求f 在a ,b 之间的定积分eval (f1)计算积分值符号求极限例7.2 syms x h>> f=(sin(x+h)-sin(x))/h;>> limit(f,h,0) h 趋向于0ans =cos(x)例2f=sym('(1+t/x)^x');limit(f,inf) f趋向于⽆穷ans =exp(t)例3f=sym('x*(sqrt(x^2+1)-x)');limit(f,sym('x'),inf,'left') x 趋向于正⽆穷ans =1/2⼤⼩写ch='Welcome to Beijing';subch=ch(12:18)subch =Beijing>> k=find(ch>='A'&ch<='Z'); ch(k)=ch(k)-('A'-'a');>> char(ch)ans =welcome to beijing>> length(k)ans =2。
第8章 MATLAB方程数值求解
习题8
一、选择题
1.下列方法中与线性方程组求解无关的是()。
C
A.左除B.矩阵求逆C.矩阵转置D.矩阵分解
2.对于系数矩阵A的阶数很大,且零元素较多的大型稀疏矩阵线性方程组,非常适合采用()求解。
B
A.直接法B.迭代法C.矩阵求逆D.左除
3.已知函数文件fx.m:
function f=fx(x)
f=2*x.^2+5*x-1;
则求f(x)=2x2+5x-1=0在x0=-2附近根的命令是()。
D
A.z=fzero(fx,0.5) B.z=fzero(@fx,0.5)
C.z=fzero(fx,-2); D.z=fzero(@fx,-2);
4.已知:
fx=@(x) 2*x.^2+5*x-1;
则求f(x)=2x2+5x-1=0在x0=-2附近根的命令是()。
C
A.z=fzero(fx,0.5) B.z=fzero(@fx,0.5)
C.z=fzero(fx,-2); D.z=fzero(@fx,-2);
5.下列选项中不能用于求常微分方程数值解的函数是()。
A
A.ode10 B.ode23 C.ode45 D.ode113
二、填空题
1.线性方程组的求解方法可以分为两类,一类是,另一类是。
前者是在没有舍入误差的情况下,通过有限步的初等运算来求得方程组的解;后者是先给定一个解的,然后按照一定的算法不断用变量的旧值递推出新的值。
直接法,迭代法,初始值
2.MA TLAB用函数来求单变量非线性方程的根。
对于非线性方程组,则用函数求其数值解。
fzero,fsolve
3.用数值方法求解常微分方程的初值问题,一般都是用系列函数,包括ode23、ode45等函数,各有不同的适用场合。
ode
4.ode23、ode45等函数是针对一阶常微分方程组的,对于高阶常微分方程,需先将它转化为一阶常微分方程组,即。
状态方程
三、应用题
2
1.分别用矩阵除法以及矩阵分解求线性方程组的解。
⎪⎩⎪⎨⎧=+-=++=++57347310532)1(z y x z y x z y x 12313412
43451
32(2)53241
x x x x x x x x x x x +-=⎧⎪+-=⎪⎨--+=⎪⎪+=-⎩
(1): 矩阵除法:
A=[2,3,5;3,7,4;1,-7,1]; B=[10,3,5];%B 是行向量 x=A\B'%将B 变成列向量 矩阵分解:
A=[2,3,5;3,7,4;1,-7,1]; B=[10,3,5];%B 是行向量 [L,U]=lu(A); x=U\(L\B') (2):
和上面的程序一样。
2.求下列方程的根。
(1)0sin =-x
x
x 在x 0=0.5附近的根。
(2)0x 50xe x 102
=--.sin .在x 0=1.5附近的根。
(1):
先建立函数文件:
function f=xt6_11_1(x) f=x-sin(x)/x; 再输入程序:
fzero('xt6_11_1',0.5) (2):
先建立函数文件:
function f=xt6_11_2(x)
f=((sin(x))^2)*exp(-0.1*x)-0.5*abs(x); 再输入程序:
fzero('xt6_11_2',1.5)
3.求非线性方程组在(0.5,0.5)附近的数值解。
3
⎩
⎨
⎧=+-=--0sin 3.0cos 6.00
cos 3.0sin 6.0y x y y x x 先建立函数文件:
function F=xt6_12(X) x=X(1); y=X(2);
F(1)=x-0.6*sin(x)-0.3*cos(y); F(2)=y-0.6*cos(x)+0.3*sin(y); 再输入程序:
x=fsolve('xt6_12',[0.5,0.5],optimset('Display','off')) 4.求常微分方程的数值解。
⎪⎩⎪⎨⎧==
-0
)1(22)1(y y x x dx
dy ⎪⎪
⎪⎩
⎪⎪⎪⎨⎧-===++3)1('2)1(024)2(2
22y y y dx dy
x dx y d x 5.洛伦兹(Lorenz )模型的状态方程表示为:
⎪⎪⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
-+-=+-=+-=)()()()()()()()()()()()(3212.
332.
2321.
1t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x t x ρσσβ 取σ=10,ρ=28,β=8/3,且初值为x 1(0)=x 2(0)=0,x 3(0)=ε,ε为一个小常数,假设ε=10-10,求解该微分方程,并绘制出时间响应曲线与相平面曲线。
(1)建立Lorenz 模型的函数文件lorenz.m 。
function xdot=lorenz(t,x)
xdot=[-8/3,0,x(2);0,-10,10;-x(2),28,-1]*x;
(2)解微分方程组。
>> x0=[0,0,eps]';
>> [t,x]=ode23(@lorenz,[0,100],x0);
(3)绘制系统相平面图,如图所示。
>> plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)); >> axis([10,40,-20,20,-20,20]);
Lorenz模型相平面图
4。