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软件教程 > 统计学教程 > Matlab符号数学工具箱应用简介

Matlab符号数学工具箱应用简介

最后更新:2010-2-28 阅读次数: 【字体:

    Matlab符号运算是通过集成在Matlab中的符号数学工具箱(Symbolic Math Toolbox)来实现的。和别的工具箱有所不同,该工具箱不是基于矩阵的数值分析,而是使用字符串来进行符号分析与运算。实际上,Matlab中的符号数学工具箱是建立在Maple基础上的,当进行Matlab符号运算时,它就请求Maple软件去计算并将结果返回给Matlab。

    Matlab 的符号数学工具箱可以完成几乎所有得符号运算功能。这些功能主要包括:符号表达式的运算,符号表达式的复合、化简,符号矩阵的运算,符号微积分、符号函数画图,符号代数方程求解,符号微分方程求解等。此外,工具箱还支持可变精度运算,既支持符号运算并以指定的精度返回结果。

    在一般的Matlab书籍中都会对Matlab的符号运算做一些介绍,本文将略去这些简单的部分,主要对比较复杂的部分做一些介绍,另外,限于篇幅,和前面几篇一样,在此也仅仅列出函数的名称和功能,至于其参数设置,可借助Matlab的帮助系统。

一、符号表达式的运算

[n,d]=numden(a)     提取符号表达式a的分子和分母,并将其存放在n和d中

n=numden(a)      提取符号表达式a的分子和分母,只将分子存放在n中

symadd(a,b)     返回符号表达式a和b的和,也可直接用a+b

symsub(a,b)     返回符号表达式a和b的差,也可直接用a-b

symmul(a,b)     返回符号表达式a和b的积,也可直接用a*b

symdiv(a,b)     返回符号表达式a和b的商,也可直接用a/b

sympow(a,b)     返回符号表达式a的b次幂,也可直接用a^b

compose(f,g)      返回复合函数f(g(y))

compose(f,g,z)     返回自变量为z的复合函数f(g(z))

compose(f,g,x,z)     返回复合函数f(g(z)),并使x成为f函数的独立变量。即,如果f=cos(x/t),则 compose(f,g,x,z)返回复合函数 cos(g(z)/t),而compose(f,g,t,z)返回cos(x/g(z))

compose(f,g,x,y,z)     返回复合函数f(g(z)),并且使x与y分别成为f与g函数的独立变量。即如果 f=cos(x/t),g=sin(y/u),compose(f,g,x,y,z)返回cos(sin(z/u)/t),而compose(f,g,x,u,z)返回cos(sin(y/z)/t)

finverse(f)     返回符号函数f的反函数

finverse(f,v)     返回自变量为v的符号函数f的反函数

symsum(s)     返回((x-1)/∑/0)s(x)

symsum(s,v)     返回((x-1)/∑/0)s(v)

symsum(s,a,b)     返回 (b/∑/a)s(x)

symsum(s,v,a,b)     返回 (b/∑/a)s(v)   

二、符号与数值间的转换以及符号的可变精度计算

numeric(p)     将符号表达式p转化为数值表达式

eval(p)     将符号表达式p转化为数值表达式

sym2poly(p)     将符号多项式p转换成它的Matlab等价系数向量

digit      察看现在系统中的算术运算精度

digit(n)     将系统的运算精度调整为小数点后n位

subs(f,new,old)     f为符号表达式,new与old是字符、字符串或其他的符号表达式,new字符串将替换符号表达式f中的old字符串

三、符号表达式的化简

pretty(f)      将符号表达式化简成与高等数学课本上显示符号表达式形式类似

collect(f)      合并符号表达式的同类项

horner(f)      将一般的符号表达式转换成嵌套形式的符号表达式

factor(f)      对符号表达式进行因式分解

expand(f)      对符号表达式进行展开

simplify(f)     对符号表达式进行化简,它利用各种类型的代数恒等式,包括求和、积分、三角函数、指数函数以及Bessel函数等来化简符号表达式

simple(f)     对符号表达式尝试多种不同的算法进行化简,以显示长度最短的符号表达式简化形式

[r,how]=simple(f)     返回的r为符号表达式进行化简后的形式,how为所采用的简化方法

四、符号矩阵

transpose(A)     符号矩阵的转置

determ(A)     符号矩阵的行列式

det(A)     符号矩阵的行列式

inv(A)     符号矩阵求逆

rank(A)     符号矩阵求秩

[B,C]=eig(A)      B为A的特征向量,C为A特征值

[B,C]=eigensys(A)     B为A的特征向量,C为A特征值

svd(A)     返回A的奇异值

singvals(A)     返回A的奇异值

[B,C]=jordan(A)     B为转换矩阵,其列是特征向量,C为约当标准型,它是特征值的对角矩阵,即其对角线元素是特征值

五、符号微积分

Limit(f,x,a)     返回符号表达式f当x趋向于a时的极限

Limit(f,a)     返回符号表达式f由findsym(f)返回独立变量趋向于a时的极限

Limit(f)     返回符号表达式f由findsym(f)返回独立变量在a=0时的极限

Limit(f,x,a,’right’)     右极限

Limit(f,x,a,’left’)     左极限

Diff(f)     返回f的微分

Diff(f,’a’)     对a变量求微分

Diff(f,n)      对f求n次微分

Diff(f,’a’,n)     对变量a求n次微分

int(f)     对f求不定积分

int(f,v)     对v变量求不定积分

int(f,a,b)      对f求[a,b]上的定积分

int(f,v,a,b)     对变量v求[a,b]上的定积分

六、符号函数画图

ezplot(f)      在默认区间-2*pi<x<2*pi绘制f=f(x)的函数图

ezplot(f,[a,b])      在区间a<x<b上绘制f=f(x)的函数图

七、符号方程的求解

solve(f)     求解线性符号方程f

solve(f,g)      求解线性符号方程组f,g

fsolve(fun,x0)     求解非线性方程,x0为所求解方程的初始向量或矩阵,fun为所要求解的符号方程

dsolve(‘eqn1’,’eqn2’,…)求解符号微分方程,参数eqn1,eqn2…代表微分方程与初始条件

提示:本文Matlab符号数学工具箱应用简介属于统计学教程文章,主要介绍Matlab方面的知识,内容仅供学习交流与参考,不代表中生网的观点。
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