Matlab入门教程|002球的体积问题

写给Matlab小白的教程。如果你已经安装了Matlab,手头有一堆Matlab教程,面对书中一堆术语和命令不知所措,那么,请看本教程,从零开始,快速上手。

1 本文要点

  • 初等代数计算:求函数值,求代数方程的根;

  • 画函数图像;

  • 代数运算符号:+、、*,/,sqrt,^;常数: pi

  • 命令:roots, fplot.

Karl最近对Matlab产生了浓厚的兴趣,刚刚在电脑上安装了Matlab

他随便找了一本电子书教程,浏览了一下前两章,对Matlab有了一个基本的了解。

他决定在电脑上实际操作一下。正好,上中学的儿子问他数学问题,他就尝试用Matlab给儿子讲数学。

开始之前,先得认识一下Matlab界面,Karl打开Matlab软件:

这里顶部工具栏下方的主窗口分成了三个部分:(1)正中是命令行窗口:命令在这里输入并执行;(2)右边是工作区:显示变量名称和它们的值;(3)左侧是文件夹窗口:显示当前文件夹内容;

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除了这三个窗口,还有一个默认被隐藏的窗口:“命令历史记录窗口”,可以点击工具栏中的“布局—命令历史记录—停靠”将它唤出,它停靠在工作区下方。

2 代数计算

例1 已知球的半径, 计算球的体积。如果已知球的体积为17,计算球的半径。

这是一个函数的自变量和函数值互求的问题。函数表达式为:。

Karl从书上了解到,Matlab有科学计算器的功能,当然,这种计算功能对功能强大的Matlab来说是大材小用了,不过,这正是初学者快速上手的好例子。

只要告诉Matlab自变量取值,以及函数表达式,它就能算出结果了。Karl发现Matlab语句与数学中用到几乎没有差别,例如简单的代数运算符号如下表:

在命令行窗口输入:

r=2,V=4/3*pi*r^3

按回车键,马上得到计算结果:

已知的值,计算半径, 思路一是可以将反解出来,然后像上面一样计算。这里,还可以用另一种思路:多项式求根。因为此时是代数方程的根。

计算多项式的根的命令是:roots([多项式系数]),其中多项式系数是按降幂排列,缺项的要补0。

在命令行窗口继续输入:

roots([4/3*pi 0 0 -17])

得到结果:

这里前两个根是虚根,第三个等于球的半径,所以,,当然这是一个近似值。

3 函数作图

Karl希望将函数图像展示给儿子看,让他体会函数值随自变量变化而变化的函数本质。

Karl查了一下书中作图的部分,作图的命令有好几个,这里用fplot比较方便,f代表function, plot是画图的意思。fplot的语法如下:

fplot(@(自变量)函数表达式,[a,b],'r')
  • @(自变量)定义自变量;

  • [a,b]代表定义域;

  • 'r'代表曲线颜色设置为红色(red)。

注意:圆括号里三个项目用逗号隔开,区间用方括号,颜色用单引号括起来,所有符号都必须是英文输入状态下的符号。

Karl在这里踩了一个坑,他输入:

fplot(@(r)4/3*pi*r^3,[0,5],'r')

发现虽然画出了正确的图像,但是命令行窗口却出现了一大段红色警告,这有点令他不舒服。

他看不懂警告中的内容,于是搜索了一下,终于明白了,Matlab作图的原理是描点法,就是在定义域区间内,每隔一小段距离取一个图像上的点,当步长足够小的时候,就连成了一条曲线。

所以,这里r本质上是一个行矩阵(或称为数组), 本质上是数组运算,而数组运算的符号要在乘号前加一个句点,也就是修改为如下语句:

fplot(@(r)4/3*pi.*r^3,[0,5],'r')

这里符号.*是一个整体,表示前面的常数乘以一个数组。

Karl不喜欢Matlab的函数图像外面的那个方框,此外,他还想添加一谢文字说明,这些都不难:

fplot(@(r)4/3*pi*r.^3,[0,5],'r') ; %球的体积函数的图像
title('球的体积函数图像:V=4/3 \pi r^3');
xlabel('r');
ylabel('V');
box off;
grid on;
  • title、xlabel、ylabel分别用来添加图的标题,横纵轴的标签。由于标签的属性都是字符串,字符串需要用英文的单引号括起来。

  • box off是关闭图像外框。

  • grid on 是添加网格。

得到的图像如下:

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转载自blog.csdn.net/m0_69824302/article/details/130690126