多项式的积分

在数学中,积分是微分的逆运算,分为不定积分 (求原函数)和定积分 (求面积或累积量)。在 MATLAB 中,针对多项式的积分可通过 polyint 函数高效实现。

MATLAB 代码验证

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p = [3, 2, 1];  % 3x² + 2x + 1
q = polyint(p);  % 计算不定积分(C=0)
disp("积分后的多项式系数:"); disp(q);  % 输出:1 1 1 0(对应x³ + x² + x)

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p = [3, 2, 1];
q = polyint(p, 5);  % 积分常数C=5
disp("含常数项的积分结果系数:"); disp(q);  % 输出:1 1 1 5(对应x³ + x² + x + 5)

MATLAB 代码验证

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p = [3, 2, 1];
q = polyint(p);  % 原函数
a = 1; b = 2;
integral_result = polyval(q, b) - polyval(q, a);  % 定积分 = q(b) - q(a)
disp("定积分结果:"); disp(integral_result);  % 输出:11

三、关键注意事项

  1. 系数向量格式 :输入多项式 p 必须是降幂排列的系数向量 ,缺项需补 0(例如 \(p(x) = 2x^3 + 1\) 表示为 [2, 0, 0, 1])。
  2. 阶数变化:积分后多项式阶数增加 1(系数向量长度增加 1),例如 3 阶多项式积分后为 4 阶。
  3. 积分常数 :默认 \(C=0\),若需指定常数项(如物理意义中的初始条件),必须显式传入 polyint(p, C)

总结

  • polyint 核心功能:计算多项式的不定积分,返回原函数系数向量。
  • 定积分计算:先通过 polyint 求原函数,再用 polyval 计算上下限差值。
  • 本质:按 "系数除以新阶数" 的规则自动计算积分后的系数,避免手动展开的繁琐。

该函数是 MATLAB 处理多项式积分的基础工具,适用于代数运算、物理建模(如求位移、面积等)等场景。

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