MATLAB进阶:应用微积分

今天我们继续学习matlab中的应用微积分

求导(微分)

1、数值微分

n维向量x=(xi,x,... x)的差分定义为n-1维向量△x=(X2-X1,X3-X2,...,Xn- Xn-1)。

diff(x)

如果x是向量,返回向量x的差分如果x是矩阵,则按各列作差分。

diff(x,k)

k阶差分,即差分k次。

原理:

函数f(x)在点x= xo的导数为:

代码为:

复制代码
clear;
定义x,y
x=[1 1.1 1.2 1.3]; y=x.^3;
标准答案
3*x.^2
ans =
3.0000 3.6300 4.3200 5.0700
差分做法
dy=diff(y)/diff(x)

dy =
3.3100 3.9700 4.6900

我们看出差分法做导数求近似解的误差较大,是因为原式中△x是无限趋近于0的。

而此差分法的精度仅为0.1,故误差较大,在一般求导过程中,我们不会使用此方法,而是使用matlab中其他内置函数。

2、数值梯度微分

Fx=gradient(F,x)

返回向量F表示的一元函数沿x方向的导函数F'(x).其中x是与F同维数的向量.

Fx,Fy=gradient(F,x,y)

返回矩阵F表示的二元函数的数值梯度(F' x,F'y),当F为m*n矩阵时,x,y分别为n维和m维的向量。

代码为:

Matlab 复制代码
clear;
定义x,y
x=[1 1.1 1.2 1.3]; y=x.^3;
标准答案
3*x.^2
ans =
3.0000 3.6300 4.3200 5.0700

数值梯度做法
dy = gradient(y, x); % 使用 x 作为间距

dy =
3.3100  3.6400  4.3300  4.6900

可以看到,gradient(F,x)函数两端与标准答案比起来是有一定误差的,但是在函数体中间误差并没有很大。所以我们可以用这个函数来近似的求原函数的导数。

求积分

1、梯形积分法

z=trapz(x,y)

返回积分的近似值,其中x表示积分区间的离散化向量; y是与x同维数的向量,表示被积函数 。

原理如图:

即:取函数上若干点作为基准点,将图像切割成若干梯形后面积求解。

但是此种解法只能用来求近似解,求得的解误差较大。

如:

Matlab 复制代码
clear; 
x=-1:0.1:1;
y=exp(-x.^2);
trapz(x,y)

2、高精度积分法

z=integral (Fun,a,b)

  • fun 是被积函数,可以是函数句柄、匿名函数或内联函数。
  • ab 是积分的下限和上限。
  • z 是积分的结果。

此函数简单易用,不再过多解释。

今天就到这里明天我们继续学习

相关推荐
坐吃山猪23 分钟前
WebClient内存配置解析
开发语言·springboot·webflux
jdksjw1 小时前
同步与异步、阻塞与非阻塞、多线程、协程超详细讲解(Python并发编程从入门到精通)
开发语言·python
Zach_菠萝侠1 小时前
【DeepSeek Harness 研究】进化方向4:安全加固 思考、设计与实现
开发语言·安全·deepseek
SL-staff2 小时前
技术实践:HR如何用JVS-Logic可视化编排实现考勤数据同步(含节点配置与异常处理)
开发语言·python·低代码·钉钉·可视化编排·jvs-logic·hr技术
SomeB1oody2 小时前
【RustyML入门】6.0. 数学工具
开发语言·后端·机器学习·rust·教程
进制树3 小时前
【飞控开发实战·⑲】ROS2无人机开发环境搭建:Jazzy安装、工作空间与hello_drone节点实战
开发语言·安全·无人机·课程设计
牛马也想出海3 小时前
亚马逊爬虫代理IP:IP类型选择与配置指南
开发语言·php
菜冻鱼3 小时前
Python-pytorch-高级技巧
开发语言·人工智能·pytorch·python·深度学习·神经网络·聚类
lpfasd1233 小时前
python webview打包版卡死、开发版正常
开发语言·python
weixin_461408584 小时前
npm npx yarn
开发语言·前端·javascript