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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。
) Y. Z0 g) r# k3 }% B& Q6 m' ]& T1 N
### 1. 定义被积函数
% ?% A' `. c5 y, }# z6 g: I```matlab
2 b' B9 e' l3 F. p9 rf = inline('cos(15*x)', 'x');
: U2 j) E$ b7 T/ N7 R7 K```
2 F1 ?3 L. u1 p: ^: U) c- 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);`: @: E& i; g- S

' t1 I4 J8 T0 n. I. {### 2. 使用 `quadl` 进行数值积分
' t0 ~7 G: D3 z) r```matlab
8 i& z4 X7 @) a$ R) j2 [3 P$ u* j8 Mtic, S = quadl(f, 0, 3*pi/2, 1e-15), toc6 \& A7 q0 o% J9 o5 }2 G
```4 }4 j# s! z! S6 D: Q
- `tic` 和 `toc` 被用来测量代码运行的时间。
8 j9 i( J5 A8 h' J. T* \- `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。* v' ^, l& R1 N8 W, W' q5 U
  |6 z4 q3 W3 {: K% O
### 3. 使用 `quad` 进行数值积分
* R2 T& j9 i2 U! q4 _```matlab
0 j4 O) K6 O7 C/ ]6 Q  P- CS1 = quad(f, 0, 3*pi/2);  % 采用默认精度
6 D2 J* p: h& \5 C( w$ z* ?0 g```! H0 c$ m0 y7 F* W0 T
- 这行代码使用 `quad` 函数进行数值积分,使用默认的精度。
# n* B7 z& |8 ~1 V- 结果存储在 `S1` 中。
4 {" _4 t7 @, U: v! m/ A3 V, B# ?' v( Y3 Y7 F
### 4. 使用 `quad` 设置高精度7 H) A( n1 [+ r3 R+ g
```matlab# o" J$ [: P8 G1 [- z
S1 = quad(f, 0, 3*pi/2, 1e-15);" p; l- \) Z' T4 D9 N) v1 p+ ^
```) ^& d. J- P4 Y2 w' G
- 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 \( 1e-15 \)。
+ ^# }. {0 ^# ?2 \0 V
/ S7 c5 S: L: k! f, X+ p, R" p" N  U### 总结: N, b8 |" s% U/ ^- V$ l
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。
# r5 |$ _- X! d/ u4 {: u8 Z
+ m, v2 J: n; o7 ~" o#### 注意事项  }7 V$ Y* l& l* j3 Y
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:! Z7 R, z) f& C, f' _& l: ^% `
   ```matlab
% q0 A; Y4 Q; P  W& z* ]# \/ S+ {+ _" o   f = @(x) cos(15*x);
8 Y0 I2 a; {" r6 b% _   ```5 x2 R0 e, L4 ^' b; H. L6 ~

; U. C# ]5 N( f) f- l1 E7 c6 F3 i2. **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。
( c6 K3 D' o! F( T% C* Y! t% U# W, U4 T& k7 }
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。
# M/ L( X5 F/ h9 i2 Q" W5 k/ C. D2 W+ x' ^
9 @4 ~& _' L7 Y) {/ N- t! s

examp3_33.m

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