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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。
+ D6 n- y; u( o' ^+ G' }
' Q6 X* l" b  `/ }6 b### 1. 定义被积函数; |3 I0 l# |  H
```matlab
# T2 j0 }5 n+ hf = inline('cos(15*x)', 'x');
! z: e& @) g+ k4 }9 U' j```7 r; ?( \2 w- N( X% K' G9 [
- 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);`5 i0 V4 O8 Y$ L5 q1 b

, _/ X8 z6 z- B$ V### 2. 使用 `quadl` 进行数值积分
- ]# o& X1 W+ }% D* b( u; ]# p```matlab+ |5 t+ f! ]7 O3 q9 a1 [4 W
tic, S = quadl(f, 0, 3*pi/2, 1e-15), toc
* L/ g; J% A" o3 i```
/ F6 W! O$ y$ N1 i- `tic` 和 `toc` 被用来测量代码运行的时间。9 f: q  J+ C. J! M
- `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。
  w) x4 X+ G" ^! S; U3 B
: U( k$ z. C5 A% B) j### 3. 使用 `quad` 进行数值积分
( E6 j' k4 r8 |, |0 s```matlab
% A6 z0 z3 r5 K4 `S1 = quad(f, 0, 3*pi/2);  % 采用默认精度6 K- S9 U& X  W& Z
```! H- q: v5 f; p4 o6 j" K
- 这行代码使用 `quad` 函数进行数值积分,使用默认的精度。
5 T6 n1 W9 d# P! ?+ B  q6 e- A0 k- 结果存储在 `S1` 中。$ F! ~5 F0 l& c0 r
8 S0 e, e4 P/ w9 u3 t. ^/ |
### 4. 使用 `quad` 设置高精度
8 ?' P9 e. x( A/ N, p```matlab
9 {1 d. u$ }) G- O, W! sS1 = quad(f, 0, 3*pi/2, 1e-15);( Q2 M5 a1 Q* u- ~6 e* D  ^: F
```! Z; O' Z8 R6 t$ v' X4 w
- 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 \( 1e-15 \)。! [: I1 N9 A0 Q+ C5 _
; x1 f; h; v: `; r
### 总结: j4 _  x( e6 ], F4 }! ?
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。
' W  [( }' a! E2 g  z' d2 q' L5 H* [! n4 f( j
#### 注意事项. e/ b8 g' s4 `
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:
( g, d/ i' q- d/ \   ```matlab
: ]3 d' T; K- }. F. J   f = @(x) cos(15*x);
0 n- F) s6 J; j! h   ```
- d  k! [" _- H! N6 H
* U" ~0 {2 ~( m/ e2. **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。 , L( s0 r7 @% W( x# b% \/ n
0 F1 {) \3 P: J$ _
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。
  H3 D6 c3 a' m9 V3 m4 B' f
* A% V1 T, e5 {) \5 @+ _9 B; j: Y, X( X! `1 f2 s

examp3_33.m

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