8.利用matlab完成 符号微积分和极限 (matlab程序)

1.简述

      

一、符号微积分

  • 微积分的数值计算方法只能求出以数值表示的近似解,而无法得到以函数形式表示的解析解。
  • 在 MATLAB 中,可以通过符号运算获得微积分的解析解。

1. 符号极限

  • MATLAB 中求函数极限的函数是 limit,可用来求函数在指定点的极限值和左右极限值。
  • 对于极限值为没有定义的极限,MATLAB 给出的结果为 NaN,极限值为无穷大时,MATLAB 给出的结果为 Inf。limit 函数的调用格式如下。
  • (1) limit(f,x,a):求符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的极限值 lim ⁡ x → a f ( x ) \lim_{x \to a}f(x) x→alim​f(x)
  • 即计算当变量 x x x 趋近于常数 a a a 时, f ( x ) f(x) f(x) 函数的极限值。
  • (2) limit(f,a):求符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的极限值。由于没有指定符号函数 f ( x ) f(x) f(x)的自变量,则使用该格式时,符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的变量为函数 symvar(f) 确定的默认自变量,即变量 x x x 趋近于 ∞ \infty ∞。
  • (3) limit(f):求符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的极限值。符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的变量为函数 symvar(f) 确定的默认变量;没有指定变量的目标值时,系统默认变量趋近于 0,即 a = 0 a=0 a=0 的情况。
  • (4) limit(f,x,a,'right'):求符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的极限值 lim ⁡ x → a + \lim_{x \to a^{+} } x→a+lim​
  • ‘right’ 表示变量 x x x 从右边趋近于 a a a。
  • (5) limit(f;x,a,'lef'):求符号函数 f ( x ) f(x) f(x) 的极限值 lim ⁡ x → a − \lim_{x \to a^{-} } x→a−lim​
  • ‘left’ 表示变量 x x x 从左边趋近于 a a a。

2.代码及运行结果


%% 学习目标:matlab符号微积分和极限、


%%  微分


clear all;
syms x y;
f=5*x^4+y*sin(x)+x*cos(y)+6
g1=diff(f)
g2=diff(f,3)    %求3阶导数
g3=diff(f,x,3)
g4=diff(f,y,3)

8.利用matlab完成 符号微积分和极限 (matlab程序)_第1张图片

 


%% 极限

clear all;
syms x h;
y1=limit((cos(x+h)-cos(x))/h,h,0)   %相当于求导cos  x
y2=limit(((x+h)^3-x^3)/h,h,0)

8.利用matlab完成 符号微积分和极限 (matlab程序)_第2张图片

 

%%  
%%  不定积分

clear all;
syms x y;
f1=cos(x)+cos(y)
g1=int(f1)
g2=int(f1,x)
g3=int(f1,y)

8.利用matlab完成 符号微积分和极限 (matlab程序)_第3张图片

 


%%  定积分

clear all;
syms x;
f1=1/x^2+sin(x)
g1=int(f1,1,3)
g2=int(f1,x,1,3)
f2=3/x^2;
g3=int(f2,x,1,+inf)
 
8.利用matlab完成 符号微积分和极限 (matlab程序)_第4张图片

 

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