知方号

知方号

基于MATLAB的隐函数偏导与多重积分(附代码)

基于MATLAB的隐函数偏导与多重积分(附代码)

一. 隐函数的偏导数

给定隐函数:

隐函数的偏导可得:

MATLAB格式:

F=-diff(f,xj)/diff(f,xi) 例题1

已知:

求:

解:

MATLAB代码:

clc;clear;syms x y;f=(x^2-2*x)*exp(-x^2-y^2-x*y);pretty(-simplify(diff(f,x)/diff(f,y)))

运行结果:

二. 不定积分解析解

给出不定积分:

MATLAB格式:

F=int(fun,x)  例题2

给定函数f(x),用diff()函数求其一阶导数,再积分,检验是否可以得出一致的结果。

解:

MATLAB代码:

clc;clear;syms x;y=sin(x)/(x^2+4*x+3);%一阶导数与积分y1=diff(y);y0=int(y1); %对导数积分pretty(y0)%对原函数求四阶导数,再对结果进行四次积分y4=diff(y,4);y00=int(int(int(int(y4))));pretty(simplify(y00))

运行结果:

   sin(x) ------------  2 x  + 4 x + 3

   sin(x) ------------  2 x  + 4 x + 3

例题3

证明:

解:

MATLAB代码:

clc;clear;syms a x;f=simplify(int(x^3*cos(a*x)^2,x))f1=x^4/8+(x^3/(4*a)-3*x/(8*a^3))*sin(2*a*x)+... (3*x^2/(8*a^2)-3/(16*a^4))*cos(2*a*x);simplify(f-f1) %求两个结果的差

 运行结果:

f =((3*sin(a*x)^2)/8 + (a^3*x^3*sin(2*a*x))/4 - (3*a^2*x^2*(2*sin(a*x)^2 - 1))/8 - (3*a*x*sin(2*a*x))/8)/a^4 + x^4/8   ans =3/(16*a^4)

三. 定积分与无穷积分

给定积分:

MATLAB格式:

I=int(f,x,a,b)

给定无穷积分:

MATLAB格式:

I=int(f,x,a,inf) 例题4

求当a=0,b=1.5或时的定积分值。

解:

MATLAB代码如下;

clc;clear;syms x;I1=int(exp(-x^2/2),x,0,1.5);vpa(I1,70)I2=int(exp(-x^2/2),x,0,inf)

运行结果:

ans =1.085853317666016569702419076542265042534236293532156326729917229308528     I2 =(2^(1/2)*pi^(1/2))/2

四. 多重积分问题 例题5

求解F(x,y,z)的积分:

解:

积分顺序:

MATLAB代码:

clc;clear;syms x y z;f0=-4*z*exp(-x^2*y-z^2)*(cos(x^2*y)-10*cos(x^2*y)*y*x^2+... 4*sin(x^2*y)*x^4*y^2+4*cos(x^2*y)*x^4*y^2-sin(x^2*y));%一种积分顺序f1=int(f0,z);f1=int(f1,y);f1=int(f1,x);f1=simplify(int(f1,x))%换种积分顺序f2=int(f0,z);f2=int(f2,x);f2=int(f2,x);f2=simplify(int(f2,y))%看两者结果是否一致simplify(f1-f2)

运行结果:

  f1 =sin(x^2*y)*exp(- y*x^2 - z^2)   f2 =sin(x^2*y)*exp(- y*x^2 - z^2)   ans =0

例题6

求解如下积分:

解:

MATLAB代码:

clc;clear;syms x y z;I=int(int(int(4*x*z*exp(-x^2*y-z^2),x,0,1),y,0,pi),z,0,pi);%实际上求出来的结果含有Ei(n,z),可求数值解vpa(I,60)

 运行结果:

ans =1.73276222303122046279036924954865797833228791294854004417627

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至lizi9903@foxmail.com举报,一经查实,本站将立刻删除。