MATLAB简介输入及输出格式与多项式函数.ppt

Matlab输入输出格式及多项式函数,在运算式中常需要做数据的输入及输出，采用的方式可以是交谈式的或是指定格式。,输入及输出交谈式的输入输出格式,Matlab输入及输出格式,我们来看一个例子，计算面积Area=可利用指令input在荧幕印出提示文字做为交谈式的输入。r=input(Typeradius:)%在两个单引号之间键入提示文字Typeradius:%现在键入2做为半径值r=2area=pi*r2;%键入面积算式,交谈式的输入,name=input(Yournameplease:,s)%要键入文字则须在加上s，s是代表字串(string)Yournameplease:%键入名字J.C.Wuname=J.C.Wu,输出格式,至于输出有二种格式：自由格式(disp)和格式化输出(fprintf)。要直接输出文字或是一数值，可使用disp，例如temp=20;disp(temp);disp(degreesC);disp(度C)%中文也接受呢！20degreesC度C,而指令fprintf则是用来控制输出数据及文字的格式，它的基本格式如fprintf(Theareais%8.5fn,area)在二个单引号间包括输出的字串Theareais，接着是输出数据的格式%8.5f，再来是跳行符号以避免下一个输出数据或是提示符号也挤在同一行，最后键入要输出的数据名area。Theareais12.56637%输出值为8位数含5位小数注意输出格式前须有%符号，跳行符号须有符号,在此要稍加说明的是输出数据的格式，以下的例子各说明了不同型态的输出格式fprintf(f_form:%12.5fn,12345.2)%输出值为12位数，含5位小数f_form:12345.20000fprintf(f_form:%12.3fn,1.23452)%输出值为12位数，含3位小数f_form:1.235,fprintf(e_form:%12.5en,12345.2)%输出值为指数格式的12位数，含5位小数e_form:1.23452e+004fprintf(f_form:%12.0fn,12345.2)%输出值为整数格式的12位数f_form:12345,MATLAB常用的三角函数sin(x)：正弦函数asin(x)：反正弦函数cos(x)：余弦函数acos(x)：反余弦函数tan(x)：正切函数atan(x)：反正切函数sinh(x)：超越正弦函数asinh(x)：反超越正弦cosh(x)：超越余弦函数acosh(x)：反超越馀弦函数tanh(x)：超越正切函数函数atanh(x)：反超越正切函数,Matlab多项式函数,多项式常被用来模拟一个物理现象的解析函数，之所以采用多项式，是因为它很容易计算。在这里我们将说明如何做多项式的计算及解多项式的根。,令p(x)代表一个多项式如下MATLAB以一最简便方式代表上述的多项式p=14-7-10，其中的数值是多项式的各阶项（从高到低）的各个系数，其实p也是一个阵列不过是用以代表这个多项式。有了多项式的表示式后，我们即可来计算其函数值。假设要计算一组数据x对应的多项式值，依照一般的函数计算须以下列式子计算：,p=x.3+4*x.2-7*x-10为了能直接运用多项式，可以用函数polyval直接做运算，语法为polyval(p,x)，其中p即是代表多项式各阶系数的阵列。因此x=linspace(-1,3,N);p=147-10;v=polyval(p,x);,y=polyval(p,x)返回n次多项式p在x处的值。输入变量p=p0p1p2pn是一个长度为n+1的向量，其元素为按降排列的多项式系数。y=pn+pn-1*x+p0*xnx可以是一个矩阵或者一个向量,在这两种情况下，polyval计算在X中任意元素处的多项式p的估值。,用法：linspace(x1,x2,N)功能：linspace是Matlab中的一个指令，用于产生x1,x2之间的N点行矢量。其中x1、x2、N分别为起始值、终止值、元素个数。若缺省N，默认点数为100。在matlab的命令窗口下输入helplinspace或者doclinspace可以获得该函数的帮助信息。,我们接着说明如何对二个多项式做加减乘除运算。当二个多项式间要做加减乘除时，加减运算可以直接进行。假设有二个多项式a(x)和b(x)定义如下：,如果多项式c(x)为上述二多项式相加，即c(x)=a(x)+b(x),因此,如果是二多项式相减得到的多项式为d(x)=a(x)-b(x),则,以下就介绍相关范例，来说明二个多项式的加减运算：,a=1234;b=14916;c=a+bc=261220d=a-bd=0-2-6-12,而将两个多项式相乘可以得到一新的多项式e(x)=a(x)b(x),如果是两个多项式相除，即：,上述二个运算式不能直接运算，须要另外定义函数conv做乘法运算以及函数deconv做除法运算。当二多项式相乘，在数学上等于二个阵列做卷积(convolution)运算（因为我们是以阵列来代表一个多项式的各阶系数），因此可利用conv函数做乘法运算，其语法为conv(a,b)，其中a,b代表二个多项式的阵列。而二多项式相除就相当于反卷积(de-convolution)运算，因此有deconv函数，其语法稍有不同q,r=deconv(a,b)，其中q,r分别代表整除多项式及余数多项式。,以下就介绍相关范例，来说明二个多项式的乘除运算：a=1234;b=14916;,e=conv(a,b)e=162050758464g=e+000cg=162052819684,(c=261220),f,r=deconv(e,b)f=1234r=0000000%因为是整除所以余数多项式的各系数皆为零,h,r=deconv(g,a)h=14918r=00002612%余数多项式为2*x2+6*x+12,多项式的根,一个多项式视其阶数而定，它的根可以有一个到数个，可能为实数也可能是复数。要求一高阶多项式的根往往须借助数值方法，所幸MATLAB已将这些数值方法写成一函数roots(p)，我们只要输入多项式的各阶系数（以p代表）即可求解到对应的根,p=132;r=roots(p)r=-2-1p=1-12025116;%注意二阶项系数为零须要输入，否则多项式的阶数就不对r=roots(p)%有实数根及复数根r=11.74732.7028-1.2251+1.4672i-1.2251-1.4672i,与roots相关的函数尚有poly，real，这二个函数的用途是要验算求解的根展开能求得原多项式。例如有一个二次方程式的根为-2,-1，则以下式计算原多项式p(x)=(x+2)(x+1)=x2+3x+2poly函数就是在求出多项式的各阶系数，其语法为poly(r)，其中r是代表根的阵列。而real则是用来去除因计算时产生的假虚部系数，为何会有此种情形请参考以下的例子。,r=-2-1;pp=poly(r)%pp=(x+2)(x+1)=x2+3x+2pp=132p=1-46-4;r=roots(p)r=2.00001.0000+1.0000i1.0000-1.0000ipp=poly(r)%这个多项式的系数与原多项式p相同pp=1-46-4,pp=17129;%再看另一个多项式r=roots(pp)r=-4.9395-1.0303+0.8721i-1.0303-0.8721ipp=poly(r)%注意因计算的误差会有假虚部产生pp=1.00007.000012.00009.0000+0.0000ipp=real(pp)%可以real将假虚部去除，将原多项式还原pp=1.00007.000012.00009.0000,非线性方程的实根,如果求根的方程不为多项式的形式，就不能用roots函数。而这类的方程多半是非线性方程，其函数形式变化很大。对于解这类方程的根，可以用fzero函数，它其实是用来找一函数f(x)的x值代入时，会使该函数值为零(f(x)=0)；而这也就是根的特性，因此我们可以用fzero求根。,要求任一方程的根有三步骤：（1）先定义方程。要注意必须将方程安排成f(x)=0的形式，例如一方程为sin(x)=3，则该方程式应表示为f(x)=sin(x)-3。可以用m-file定义方程。（2）代入适当范围的x,y(x)值，将该函数的分布图画出，藉以了解该方程的长相。,（3）由图中决定y(x)在何处附近(x0)与x轴相交，以fzero的语法fzero(function,x0)即可求出在x0附近的根，其中function是先前已定义的函数名称。如果从函数分布图看出根不只一个，则须再代入另一个在根附近的x0，再求出下一个根。以下分别介绍几个方程式，来说明如何求解它们的根。,例一、方程为sin(x)=0我们知道上式的根有，求根方式如下：r=fzero(sin,3)%因为sin(x)是内建函数，其名称为sin，%因此无须定义它选择x=3附近求根r=3.1416r=fzero(sin,6)%选择x=6附近求根r=6.2832,例二、方程为MATLAB内建函数humps，我们不须要知道这个方程的形态为何，不过我们可以将它画出来，再找出根的位置。求根方式如下：x=linspace(-2,3);y=humps(x);plot(x,y),grid%由图中可看出在0和1附近有二个根r=fzero(humps,1.2)r=1.2995,例三、方程式为这个方程式其实是个多项式，我们说明除了用roots函数找出它的根外，也可以用这节介绍的方法求根，注意二者的解法及结果有所不同。求根方式如下：,%m-function,f_1.mfunctiony=f_1(x)%定义f_1.m函数y=x.3-2*x-5;x=linspace(-2,3);y=f_1(x);plot(x,y),grid%由图中可看出在2和-1附近有二个根,r=fzero(f_1,2);%决定在2附近的根r=2.0946p=10-2-5r=roots(p)%以求解多项式根方式验证r=2.0946-1.0473+1.1359i-1.0473-1.1359i,例四、方程式为求根方式如下：%m-function,f_2.mfunctiony=f_2(x)%定义f_2.m函数y=x.2.*sin(x)+cos(x);x=linspace(-3,3);y=f_2(x);plot(x,y),grid%由图中可看出在-1和3附近有二个根r=fzero(f_2,-1);%决定在-1附近的根,r=-0.8952r=fzero(f_2,3);%决定在3附近的根r=3.0333,例五、方程式为求根方