matlab fsolve()函数的使用。

前言:哎,没想到我最高访问量居然是这篇博文,想了一下重新布局了,因为以前版本的CSDN版本更新,现在的版本阅读性更强了。(更新2019.5)

fsolve()函数通常用于数值求方程或方程组的解,更常用于求解非线性方程组。其基本结构如下:(可以在matlab命令页面输入help fsolve查询)

fsolve()解决的方程形式为F(X)=0;

用法为:

X = fsolve(FUN,X0,OPTIONS)

或者写为

[x,fval,exitflag]=fsolve(fun,x0,options)

其中fun是方程,x0是初值,需要提前设定,options是一些设定要求,可以用optimset函数来实现;exitflag用以描述出口条件(exit condition)其值如下:

  1  fsolve converged to a root.

  2  Change in X too small.

  3  Change in residual norm too small.

  4  Computed search direction too small.

  0  Too many function evaluations or iterations.

 -1  Stopped by output/plot function.

 -2  Converged to a point that is not a root.

 -3  Trust region radius too small (Trust-region-dogleg).

从上面看,当exitflag是1的时候是最理想的结果,2,3也可接受,负数则偏差太大或直接错误

举例如下:

1.求解sin(x)-0.5=0

1)直接求解,代码如下:

x=fsolve(@(x)sin(x)-0.5,[1 3])%此处采用匿名函数法@(x)

其中1和3分别是设定的两个初值,一般设定在解附近,若不知道

解,也可随意设置,如果解不知最优,会有一定影响.options不填则默认。其中@(x)sin(x)-0.5也可以写为’sin(x)-0.5’

结果如下:


x =
0.5236 2.6180
%可见结果尽量给出初值上最近的值,前后俩个分别对应初值1和3

2)建立m函数(对于函数比较长或者比较复杂的情况)

a)建立m文件

function f=myfun(x)

f=sin(x)-0.5

end         %end可以不写

保存为以myfun.m为名的m函数

b)调用函数

x=fsolve(@myfun,[1 3])

结果为:

x =
    0.5236    2.6180

如果用以下代码:

[x,fval,exitflag]=fsolve(@myfun,[1 3 8 9])%设定了四个初值,其中@myfun也可以用'myfun'

则会给出偏差值fval,以及exitflag的值,结果如下:

x =
    0.5236    2.6180    8.9012    8.9012
fval =
   1.0e-09 *
   -0.1387   -0.0000   -0.0000   -0.0000
exitflag =
     1
>> x=fsolve(@(x)sin(x)-0.5,[1 3])

其中fval为真实值与拟合值之间的差,从结果来看是非常理想的。

2.匿名函数可有多个参量,如求解方程:

在这里插入图片描述

1)建立m文件


function F = myfun(x,c)
F = [ 2*x(1) - x(2) - exp(c*x(1))-x(1) + 2*x(2) - exp(c*x(2))];

2)设置参数并执行

c = -1; % define parameter first

 x = fsolve(@(x) myfun(x,c),[-5;-5])   %x1和x2的初值都定为-5

结果如下

x =
0.5671
0.5671
fval =
-1.0640e-08
exitflag =
1

分析如下:x1=0.5671,x2=0.5671,差值在-8个数量级,结果理想。

求解方程:


function F = myfun(x,c)
F = [ 16*x(1)+c*x(2)];

c = -1; % define parameter first
[x,fval,exitflag] = fsolve(@(x) myfun(x,c),[-5;-5])

结果如下:

x =
   -0.3307
   -5.2918
fval =
  -4.4409e-15
exitflag =
     1

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