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计算区间内的定积分

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发表于 2024-9-30 11:08 |只看该作者 |倒序浏览
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代码中,您使用 MATLAB 来计算 \( \cos(15x) \) 在区间 \([0, \frac{3\pi}{2}]\) 上的定积分。让我们逐步分析每部分代码及其功能。
' k+ d- S* d# j2 y( h7 [
4 J0 r3 Q# O3 _: b### 1. 定义被积函数! r8 r" W! K5 a1 q( n7 ^0 ~  v
```matlab8 N- T6 [5 q2 s* X, L! h! C5 h
f = inline('cos(15*x)', 'x');
. z; S! `- v. I1 y, M# j* n( m. U```
1 e/ z! C7 R5 I- ^6 b) \- 这里使用 `inline` 定义了一个匿名函数 \( f(x) = \cos(15x) \)。请注意,`inline` 在较新的 MATLAB 版本中已经不推荐使用,建议使用匿名函数的形式:`f = @(x) cos(15*x);`2 C5 l* F( f& J  R  ?! v

8 E/ a  y% \; H" g8 N. P& r: G3 A### 2. 使用 `quadl` 进行数值积分* p6 G: [3 Z% O+ p. Q7 y
```matlab1 P% g$ [% `- W3 C
tic, S = quadl(f, 0, 3*pi/2, 1e-15), toc" C3 \6 r4 w! \5 m
```
7 q) T+ }, ]( h8 Q$ f6 t1 R- `tic` 和 `toc` 被用来测量代码运行的时间。
4 j+ D0 s1 \- `- {1 D7 O' c- `quadl` 函数以高精度(设置误差限为 \( 1e-15 \))计算 \( f(x) \) 在区间 \([0, \frac{3\pi}{2}]\) 上的积分。`S` 存储计算结果。3 V: W/ i. ?2 X) U- f- f6 E

2 I: i) o. d" V; o3 f% P/ M### 3. 使用 `quad` 进行数值积分5 j& x; y/ n4 `+ u' L  ~
```matlab
2 l# \1 j1 K# o. SS1 = quad(f, 0, 3*pi/2);  % 采用默认精度$ [- Z% b: m& H' A5 s& l4 ]; a5 ]
```
. [. I; s  _8 Y" t; D- 这行代码使用 `quad` 函数进行数值积分,使用默认的精度。
9 X" P' Z! |6 b- 结果存储在 `S1` 中。
) R& U! X7 K# t$ K( N+ @* j( k5 E5 f
### 4. 使用 `quad` 设置高精度& e' ^$ W, J: j$ f% }& j6 s
```matlab
5 q2 O6 k+ X' A$ K1 l; QS1 = quad(f, 0, 3*pi/2, 1e-15);1 e) J3 r9 d3 }- R1 M
```) \1 [% c. J! X  H$ p. z  }
- 这行代码再次使用 `quad` 函数来计算同样的积分,但这次设置了高精度容忍度为 \( 1e-15 \)。. |! o) n; R0 @( o! A: [
, Y' ~4 v2 w  U- Q( k
### 总结$ v% }; ?2 u# R. ~/ I. ?
这段代码展示了如何在 MATLAB 中使用不同的数值积分方法(`quad` 和 `quadl`)来计算同一个函数的定积分。`quadl` 一般更适合处理复杂或高度振荡的函数,并且在这种情况下,设置较低的容忍度可以帮助提高结果的精度。; I1 f9 w( W0 {8 h: X; g- _
; x- _0 ?3 a% M4 V! m& q; }/ w7 r# l
#### 注意事项1 U6 A! |9 @, @' _! _
1. **推荐使用匿名函数**: 使用 `inline` 在未来的 MATLAB 版本中可能不再受支持。可以将其替换为:  s' U- E+ }/ B2 L
   ```matlab1 F* F& K# W/ M1 a/ l- a* X$ [
   f = @(x) cos(15*x);6 A# [0 Y# u# C$ W4 e8 S
   ```' J$ n  B3 m8 V  H; E' o" V

! k. v6 C! k2 B* \$ n2. **方法比较**: `quad` 和 `quadl` 性能和准确性可能会有所不同,建议在处理不规则或复杂的函数时使用 `quadl`,而在处理简单案例时,`quad` 也能取得良好的结果。 % B- p, g4 _: F  p

5 v" S8 M5 b# a  Q3. **执行时间**: 由于使用了 `tic` 和 `toc`,您可以比较不同方法的执行时间,从而选择计算效率更高的方法。
6 `3 I; k* r& p6 \, b+ c, }: M7 i! y7 R  f2 k0 s
. d& S  N- ?0 _

examp3_33.m

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