MATLAB在高等數學中的應用(極限、導數、積分)

2021-02-19 蘇科大高數

(一)求極限

matlab中求極限的命令為

limit(expr, x, a)
limit(expr, a)
limit(expr)
limit(expr, x, a, 'left')
limit(expr, x, a, 'right')

其中,limit(expr, x, a)表示求符號表達式expr關於符號變量x趨近於a時的極限;limit(expr)表示求默認變量趨近於0時的極限。

關於left和right則表示左極限和右極限。

clc,clear;
syms x
b = limit(sqrt(1+x^2)-1)/(1-cos(x))

b =
0

clc,clear;
syms x a
b = limit((1+a/x)^x,x, inf)

b =
exp(a)

(二)求導數

matlab的求導數命令為

diff(expr)
diff(expr, v)
diff(expr, sym('v'))
diff(expr, n)
diff(expr, v, n)
diff(expr, n, v)

其中:diff(expr)表示求表達式expr,關於默認變量的1階導數;diff(expr, v, n)和diff(expr, n, v)都表示求表達式expr關於符號變量v的n階導數。

clc, clear;
syms y(x)
y = log((x+2)/(1-x));
d3y = diff(y,3)
d3y = simplify(d3y)%對符號函數進行化簡
pretty(d3y)%分數線居中顯示

d3y =
(2*(1/(x - 1) - (x + 2)/(x - 1)^2)*(x - 1))/(x + 2)^3 - (2*(2/(x - 1)^2 - (2*(x + 2))/(x - 1)^3))/(x + 2) - (2*(1/(x - 1) - (x + 2)/(x - 1)^2))/(x + 2)^2 + (2*(2/(x - 1)^2 - (2*(x + 2))/(x - 1)^3)*(x - 1))/(x + 2)^2 + ((6/(x - 1)^3 - (6*(x + 2))/(x - 1)^4)*(x - 1))/(x + 2)
d3y =
-(18*(x^2 + x + 1))/(x^2 + x - 2)^3
2
(x + x + 1) 18
-
2 3
(x + x - 2)

(三)求極值

求函數f(x) = x^3+6*x^2+8*x-1的極值點,並畫出函數的圖形。

解:對這類問題一般的求解方式為對f(x)求導,然後令導函數等於零,解方程則可求得函數f(x)的極值點。

clc,clear;
syms x
y = x^3+6*x^2+8*x-1;
dy = diff(y);
dy_zero = solve(dy)
dy_zero_num = double(dy_zero)%變成數值類型
ezplot(y)%符號函數畫圖

dy_zero =
- (2*3^(1/2))/3 - 2
(2*3^(1/2))/3 - 2
dy_zero_num =
-3.154700538379252
-0.845299461620748

(四)求積分1.求不定積分

Matlab求符號函數不定積分的命令為

int(expr)

int(expr, v)

例:求不定積分 

 

clc,clear;

syms x

I = int(1/(1+sqrt(1-x^2)))

pretty(I)

結果為:

I =

(x*asin(x) + (1 - x^2)^(1/2) - 1)/x

2

x asin(x) + sqrt(1 - x ) - 1

---

x

2.求定積分

1)求定積分的符號解

Matlab求fuha符號函數的定積分命令為

int(expr, a, b)

int(expr, v, a, b)

例:求定積分

clc,clear;

syms x

I = int(cos(x)*cos(2*x), -pi/2, pi/2)

 

結果為:

I =

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