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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 |正序浏览
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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。: e! q2 y1 s. k2 N' \- c

$ {$ ]% P5 y4 w4 Z9 r# y0 r### 1. 定义被积函数
8 A% C2 C6 Q- C, q1 T3 m```matlab
5 b, Q( [* K5 D" L2 t. h9 f- r& ff = inline('cos(15*x)', 'x');; t$ h- [7 q6 [# @$ z
```
8 z$ \' v( _+ @  u9 t- 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);`" i" m: B, ]: C

  ~4 d# S7 ]* q! u( s0 E### 2. 使用 `quadl` 进行数值积分2 W* ^, e  G! _
```matlab, j! m  G0 A% G. Q
tic, S = quadl(f, 0, 3*pi/2, 1e-15), toc
! ]1 {6 S0 [- g```$ I- O- a( a9 V
- `tic` 和 `toc` 被用来测量代码运行的时间。
* X. ?* l7 c% N: I# b/ X3 U- `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 J8 F' D2 J* D# D5 R9 ^. v/ e

( ~6 O: a6 r, B3 G' C### 3. 使用 `quad` 进行数值积分' {: @! f$ z' y6 C0 u) @- N
```matlab
# H4 t/ Z. ]+ i8 t( a" t* ?S1 = quad(f, 0, 3*pi/2);  % 采用默认精度
/ W! F- ^* h8 U# F```8 Q& E; @4 ?* r6 `5 v' b
- 这行代码使用 `quad` 函数进行数值积分,使用默认的精度。
1 J5 X7 k1 p, A% Y3 c- M- 结果存储在 `S1` 中。
! {: C& t/ c% X7 V* `' h7 J9 A$ D. R( J4 |9 v# K% Z
### 4. 使用 `quad` 设置高精度
; s( A/ o* _4 v5 R3 U' K2 e```matlab& h, ^3 p/ q$ G) ^% r. U9 b
S1 = quad(f, 0, 3*pi/2, 1e-15);" b6 Z5 @3 t8 u
```
  Y4 R2 F: D7 X9 R2 G7 f- 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 \( 1e-15 \)。; g* n) b6 Q: X/ {$ Q" @6 ?
* V% r' f. P! }8 z: r* w
### 总结
$ ~8 {* N6 n. q. f, c# 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。( ?! e, n# O3 w( a' L+ q

5 Y' }0 a- D- R9 o4 O" d8 ?! k#### 注意事项
7 d. U' O1 u& |5 }. K1. **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:3 n" \- c& V* ^* A. O
   ```matlab7 H9 Y6 \: k2 E2 J8 c- G% V
   f = @(x) cos(15*x);
  f6 p9 M) p  F   ```8 s, j5 D: O3 a. \) u; a1 v1 R" B9 D

* |' x0 y0 Z: J% O2. **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。 ' w9 ]4 `  r! G
" R: H, A+ o3 Q, m7 N: [. u% m
3. **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。
2 t/ ~% l1 t9 z7 d
: p# Y' ~- h% U# x6 r! W6 d% N- [% Z3 u8 g, c8 u3 j/ J

examp3_33.m

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