Matlab:不定積分和定積分

2021-01-14 無距書鄉

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最近在寫一些常用的工具方法,前面已經介紹過了導數和極限,今天來說說如何在matlab中做積分。matlab中使用int()來計算一個積分。


不定積分

首先,通過符號變量創建一個符號函數,然後調用積分命令來計算函數的積分,示例如下:

注意:matlab中計算的不定積分結果中沒有寫上常數C,讀者需要自己在使用的時候記得加上常數部分。


通常情況下,matlab會使用默認的變量來做積分。如下所示,默認x是積分變量:

在調用int()命令時,我們也可以指定積分變量。例如,對cos(xt),我指定t為積分變量做積分。如下:

前面所示例的函數基本大家都能看出積分結果,只是為了做一個說明。實際中我們可能會遇到更複雜的函數,比如說分部積分的情況,通常分部積分都是至少做兩次或更多次積分。比如下面的函數。

看看在matlab中的結果。如下:

結果是以sin(x)和cos(x)合併同類項的,通常我們使用多項式的形式,使用collect()命令可以讓上面展示的結果按照多項式的順序排列。

>> collect(Y) ans = (-cos(x))*x^6 + (6*sin(x))*x^5 + (30*cos(x))*x^4 + (-120*sin(x))*x^3 + (-360*cos(x))*x^2 + (720*sin(x))*x + 720*cos(x) 


插入一個小提示,對於之前定義過的變量,在matlab中使用clear來清除之前的定義。


定積分

在matlab中也可以做定積分,仍然使用int()命令,只需同時說明積分區間。例如下面的定積分,即直線y=x在[0,1]的面積,答案是1/2。

matlab中計算的結果如下:

對於上下限中有∞的形式,例如:

對於左極限為負無窮時,只需使用-inf,替換積分區間的左端。


下面看一個常見的求函數曲線繞軸旋轉的體積的問題。例如y=繞ysin(x)軸旋轉的情況,求區間[0,Π]的體積。定積分形式如下:

matlab求解的結果如下:

備註:sin(x)^2=(1-cos(2x))/2,讀者可以求證一下結果。



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