matlab求不定积分定积分
运用matlab求不定积分及定积分近似值的
Matlab作为一款强大的数学软件,通过计算机使一些不定积分及定积分计算变得简单,运用好这款软件,能有效地计算各种问题。
微积分基本定理(Newton-Leibniz公式):f(x)在[a,b]上连续,且,
则有
这个公式
明导数与积分是一对互逆运算,它也提供了求积分的解析方法:为了求f(x)的定积分,需要找到一个函数F(x),使F(x)的导数正好是f(x),我们称F(x)是f(x)的原函数或不定积分。不定积分的求法有学多数学技巧,常用的有换元积分和分部积分法。从理论上讲,可积函数的原函数总是存在的,但很多被积函数的原函数不能用初等函数表示,也就是说这些积分不能用解析方法求解,需用数值积分法解决。
矩形法求积
nbf(x)dx,limf(,),x,ii,a,,n,1i,,[x,x],,,0ii,1i由,
nbba,f(x)dx,f(,),xxxx,,,,??,,,,ii,12na[x,x]i,1in,1i有,通常取;任意取 之间的数。
梯形法求积
ba,xxx,,,,??,,,12nn令,则
nnnby,yb,ay,y,1,1iiii()S,fxdx,S,,x,,,,ii,a22n,1,1,1iii
bb,ayy0n()(),fx,,y,y,??,y,12n,1,a22n
积分的MATLAB命令
MATLAB中主要用int进行符号积分,用trapz等进行数值积分。
int(s,v): 对符号表达式s中指定的符号变量v计算不定积分.表达式R只是表达式函数s的一个原函数,后面没有带任意常数C.
int(s): 对符号表达式s中确定的符号变量计算计算不定积分.
int(s,a,b): 符号表达式s的定积分,a,b分别为积分的上、下限
int(s,x,a,b): 符号表达式s关于变量x的定积分,a,b分别为积分的上、下限
trapz(x,y): 梯形积分法,x时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,z返回积分值。
cos(3x,4)dx,例1 用符号积分命令int计算不定积分 Matlab 代码为:
>> clear; syms x;
>> int(cos(3*x+4))
按Enter得到结果为 ans =1/3*sin(3*x+4) 其中,clear指令为清除内存变量,分号“;”表示语句结束,隐藏运算结果。syms x为定
义符号变量x。
21dx2,1x例2 计算数值积分 .
先以梯形积分法计算此近似值,代码为:
>> clear;x=1:0.1:2;y=1./(x.^2); %积分步长为0.1 >> trapz(x,y)
结果为 ans = 0.5015
其中,“%”表示后面一行为注释。而“./”表示数的右除“.^”表示数的乘方。
再取步长为0.05,得到结果 ans = 0.5004。
故可用不同的步长进行计算,考虑步长和精度之间的关系。一般说来,trapz是最基本的数
值积分方法,精度低。
而实际上,此积分的准确值为1/1-1/2=0.5,若用符号积分来算: >> clear; syms x;
>> int(1./(x.^2),x,1,2)
ans =1/2
基本的求不定积分与定积分近似值就是如此。