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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。
, D1 L; I& x$ Q  N$ ?: H; p' _0 R: b/ |) V+ g' \* \7 f
### 1. 定义被积函数
5 h# Z$ m3 S4 O9 I" j```matlab. l# ^3 G; q1 K& k, K# v6 O
f = inline('cos(15*x)', 'x');
4 q- D% p+ P2 A( S8 G% c```
  ?' W. Q+ a7 m! M6 l* w- 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);`* Z' }5 t  O0 v$ ^5 O" q1 Q

5 K8 \9 M) z/ e3 _6 m8 R5 |$ D& z### 2. 使用 `quadl` 进行数值积分3 Y. p1 N3 w9 N" ~6 G( o' V; b8 b
```matlab
8 V5 q# ^5 s7 C1 G+ Q7 Itic, S = quadl(f, 0, 3*pi/2, 1e-15), toc
) [) Z# \) W2 T- s/ R% E- F1 _8 i```
& L/ w$ t* n' Q- `tic` 和 `toc` 被用来测量代码运行的时间。
4 B# m" \+ o8 ^9 y2 X4 ]- `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。. F  w: m1 R1 B0 A
% ?7 Z# y8 j' C9 ?8 L, ^
### 3. 使用 `quad` 进行数值积分" F; b, p1 \( [; I# `  P; L
```matlab
1 y7 f; W5 K. d3 l* C9 cS1 = quad(f, 0, 3*pi/2);  % 采用默认精度
4 p0 x1 ]5 t4 [! f# A. `6 n```
7 o" c. e/ H& d( k! r8 ~- 这行代码使用 `quad` 函数进行数值积分,使用默认的精度。) `! f8 n; }( z
- 结果存储在 `S1` 中。
- `. r: K" ?( o/ r5 C" R: T! m7 [  j5 j8 Y3 I
### 4. 使用 `quad` 设置高精度- P2 k. J) ?8 J- y9 U
```matlab
' M; a, p3 c5 h0 b1 l* D! ?S1 = quad(f, 0, 3*pi/2, 1e-15);) m# N8 {% N5 V% P# o- V
```
8 F, d/ K2 ~8 {2 C- 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 \( 1e-15 \)。% v- x  |# s% V
- Z; K6 G: ?7 O% _
### 总结' c9 R4 F5 @* u
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。
/ x; \, r+ j$ s+ j1 K2 a) D' j1 s; D+ c" M# w7 ]9 n# G9 W- s
#### 注意事项2 _2 ~6 n% E# Q- ?+ [) z1 l1 y% L
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:2 g9 M5 w4 A5 |) [4 T
   ```matlab4 t4 P- I3 \( T3 u0 p
   f = @(x) cos(15*x);( N$ e; b4 t1 m
   ```5 r; E" c. y2 _, A4 I4 d9 f
% W* x* S: U9 T
2. **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。
4 p- `& b# i! v; n6 g! \/ }
3 \. Z/ P/ W/ b* m+ N8 g+ F3. **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。
& z, C2 e. w; s5 m9 }+ W8 q
6 ~' l4 N) d# x( W' {9 V0 R% Z1 ]4 w7 g

examp3_33.m

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