Самоучитель Matlab
Функция |
|
|
|
|
|
|
|
Описание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Командой besseli(n,x) возвращается модифи- |
||||||||||||||||||||||||||
|
цированная |
функция |
Бесселя |
первого |
|
рода |
(индекса n) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
x |
n |
∞ |
(x 2)2k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
besseli() |
In(x) = ( |
|
) |
∑ |
|
|
|
(где |
Γ(z) |
- гамма-функция |
|||||||||||||||||
2 |
k ! Γ(n + k +1) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
k =0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Эйлера), которая является одним из решений модифицированно- |
||||||||||||||||||||||||||
|
го уравнения Бесселя x2y′′(x) + xy′(x) −(x2 + n2)y(x) = 0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
Командой besselj(n,x) возвращается функция Бесселя |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
∞ |
|
k |
2k |
||||||
|
первого рода (индекса n) Jn(x) = ( |
)n |
∑ |
|
(−1) (x 2) |
||||||||||||||||||||||
besselj() |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
k =0 k ! Γ(n + k +1) |
||||||||||||
|
(где Γ(z) - гамма-функция Эйлера), которая является одним из |
||||||||||||||||||||||||||
|
решений уравнения Бесселя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
x2y′′(x) + xy′(x) +(x2 −n2)y(x) = 0 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Командой besselk(n,x) возвращается модифи- |
||||||||||||||||||||||||||
|
цированная |
функция |
Бесселя |
второго |
|
рода |
(индекса n) |
||||||||||||||||||||
|
Kn(x) = |
π I−n(x) −In(x) |
(где |
|
|
In(x) - |
модифицирован- |
||||||||||||||||||||
besselk() |
2 |
|
|
sin(πn) |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ная функция Бесселя первого рода), которая является од- |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
ним |
из решений модифицированного |
|
уравнения Бесселя |
|||||||||||||||||||||||
|
x2y′′(x) + xy′(x) −(x2 + n2)y(x) = 0 . Для |
целых |
индексов |
||||||||||||||||||||||||
|
соответствующее выражение рассчитывается как лимит |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Командой besselj(n,x) возвращается функция Бесселя |
||||||||||||||||||||||||||
|
второго рода (индекса n) Yn(x) = |
J−n(x)cos(πn) −Jn(x) |
|||||||||||||||||||||||||
bessely() |
|
|
|
|
|
|
sin(πn) |
|
|||||||||||||||||||
(где Jn(x) |
- функция |
Бесселя первого |
рода), кото- |
||||||||||||||||||||||||
|
рая |
является |
одним из |
решений |
|
уравнения |
Бесселя |
||||||||||||||||||||
|
x2y′′(x) + xy′(x) +(x2 −n2)y(x) = 0 . Для |
целых |
индексов |
||||||||||||||||||||||||
|
соответствующее выражение рассчитывается как лимит |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Бета-функция Эйлера. Командой beta(x,y) возвращается |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Γ(x)Γ(y) |
||||
beta() |
значение функции B(x,y) = ∫tx −1(1 −t)y−1dt = |
||||||||||||||||||||||||||
|
, |
||||||||||||||||||||||||||
Γ(x + y) |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Γ(x) - гамма-функция Эйлера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Неполная бета-функция Эйлера. Командой betainc(z,x,y) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
z |
|
|
|
|
|
|
|||||||
betainc() |
возвращается значение Iz (x,y) = |
∫tx −1(1 −t)y−1dt , |
|||||||||||||||||||||||||
B(x,y) |
|||||||||||||||||||||||||||
|
где B(x,y) - бета-функция Эйлера |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
betaln() |
Логарифм натуральный от бета-функции Эйлера. Аргументами |
||||||||||||||||||||||||||
передаются аргументы бета-функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36
|
|
|
Глава 1. Принципы работы Matlab и основы вычислений |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Функция |
|
|
|
|
|
|
|
Описание |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Эллиптическая функция Якоби. Если функция вызывается с дву- |
|
|||||||||||||||||||
|
мя аргументами в формате ellipj(u,m), в качестве резуль- |
|
|||||||||||||||||||
|
тата возвращаются значения (вектор) для функций sn(u), cn(u) |
|
|||||||||||||||||||
ellipj() |
и dn(u), которые вычисляются на основе эллиптического инте- |
|
|||||||||||||||||||
|
|
ϕ |
dθ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
грала u = ∫ |
|
|
|
|
|
и определяются из соотношений |
|
|||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
0 |
|
1 −m sin |
(θ) |
|
|
1 −m sin2(ϕ) |
|
|||||||||||||
|
sn(u) = sin(ϕ) , cn(u) |
= cos(ϕ) и dn(u) = |
|
|
|||||||||||||||||
|
Функция для вычисления полного эллиптического интеграла пер- |
|
|||||||||||||||||||
|
вого и второго рода (вектор значений). Эллиптический интеграл |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
π 2 |
|
|
|
|
||
|
первого рода |
вычисляется |
|
как K(m) = ∫ |
|
dθ |
|
|
. |
|
|||||||||||
ellipke() |
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 −m sin |
(θ) |
|
|||
|
Эллиптический интеграл |
|
второго |
рода |
вычисляется |
|
как |
|
|||||||||||||
|
|
π 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
E(m) = ∫ |
1 −m sin2(θ)dθ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Функция ошибок. Командой erf(x) возвращается значение |
|
|||||||||||||||||||
erf() |
|
|
2 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
erf (x) = |
∫ exp(−t2)dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функция ошибок (остаточная). Командой erfc(x) возвраща- |
|
|||||||||||||||||||
erfc() |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ется значение erfc(x) = |
∫ exp(−t2)dt = 1 −erf (x) |
|
|
|
|||||||||||||||||
π |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
||
erfcx() |
Функция ошибок (остаточная нормированная). Командой |
|
|||||||||||||||||||
erfcx(x)возвращается значение erfcx(x) = exp(x2)erfc(x) |
|
||||||||||||||||||||
erfinv() |
Обратная функция к функции ошибок erf(). Если y=erf(x), |
|
|||||||||||||||||||
то erfinv(y)=x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
erfcinv() |
Обратная функция к |
|
функции |
ошибок |
|
erfc(). |
Если |
|
|||||||||||||
y=erfc(x), то erfcinv(y)=x |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
Интегральная экспонента. Командой expint(x) возвращает- |
|
|||||||||||||||||||
expint() |
|
|
|
|
|
+∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ся значение E1(x) = |
∫ |
|
exp(−t) |
dt |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гамма-функция Эйлера. Командой gamma(x) возвращается |
|
|||||||||||||||||||
gamma() |
|
|
|
|
∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значение Γ(x) = ∫tx −1 exp(−t)dt |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Неполная гамма-функция. Командой gammainc(z,x) воз- |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
z |
|
|
|
|
|
|
|
gammainc() |
вращается значение P(z,x) = |
∫tx −1 exp(−t)dt , Γ(x) - |
|
||||||||||||||||||
Γ(x) |
|
||||||||||||||||||||
|
гамма-функция |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37
Самоучитель Matlab
Функция |
|
|
|
|
Описание |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
gammaln() |
Логарифм натуральный от гамма-функции Эйлера. Аргументом |
||||||||||||||
функции передается аргумент гамма-функции |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Функция для вычисления присоединенных полиномов Лежан- |
||||||||||||||
|
дра. Присоединенные полиномы Лежандра определяются как |
||||||||||||||
|
|
m |
|
m |
2 m 2 |
dm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
(x) = (−1) (1 −x |
) |
|
P (x) (присоединенный поли- |
|||||||||
|
|
dxm |
|||||||||||||
|
n |
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
||
legendre() |
ном Лежандра степени n порядка m ), где полиномы Лежандра |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
1 |
|
dn |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|||
|
степени |
n определяются как P |
(x) = |
|
|
|
|
|
|
(x2 −1)n . |
|||||
|
2 |
n ! |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|||||
|
В результате вызова функции в формате legendre(n,x) |
||||||||||||||
|
возвращается вектор-столбец значений присоединенных поли- |
||||||||||||||
|
номов Лежандра Pm(x) для m = 0,1,2,...,n |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пси-полигамная функция. Если функция вызывается с одним |
||||||||||||||
|
аргументом в формате psi(x), в качестве результата воз- |
||||||||||||||
|
вращается логарифмическая производная от гамма-функции |
||||||||||||||
psi() |
ψ(x) = |
Γ′(x) (пси-функция). Если функция вызывается с дву- |
|||||||||||||
|
|
|
|
Γ(x) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мя аргументами в формате psi(k,x), в качестве результата |
||||||||||||||
|
возвращается k-я производная от пси-функции, то есть ψ(k)(x) |
||||||||||||||
Как и в случае с базовыми математическими функциями, для большинства специальных функций аргументами могут указываться матрицы. В этом случае функция вычисляется для каждого из элементов матрицы.
На заметку
Описанные в этом разделе функции составляют малую толику всех встроенных функций Matlab. Многие из них рассматриваются далее в книге в контексте освещаемых вопросов.
Формат вывода числовых данных
Если сразу не разберешь, Плох он или хорош...
В. Высоцкий, "Песня о друге"
В некоторых случаях приходится изменять способ, которым данные с результатом выполнения команд пользователя выводятся на экран. В первую очередь отметим, что можно вообще не отображать результат выполнения команды в командном окне. Для этого достаточно соответствующую команду закончить точкой с запятой (то есть ;). В этом случае после нажатия клавиши <Enter> команда выполняется, но результат ее выполнения в командном окне не отображается. Такой режим особенно удобен в тех случаях, когда нужно выполнять громоздкие промежуточные расчеты, ко-
38
Глава 1. Принципы работы Matlab и основы вычислений
торые, с одной стороны, необходимы для получения конечного результата, а с другой – загромождают рабочее пространство. Поэтому разумный выход из такой ситуации – скрыть результат выполнения команды.
Числовой формат вывода в явном виде задается с помощью инструкции format. В команде определения формата вывода после ключевого слова format указывается применяемый формат. Допустимые форматы, с кратким их описанием, перечислены в табл. 1.7.
Табл. 1.7. Числовые форматы (для инструкции format)
Формат |
Описание |
|
|
short |
Формат отображения числовых данных, при котором после де- |
сятичной точки отображается четыре цифры (формат данных |
|
|
с фиксированной точкой). Формат используется по умолчанию |
|
|
long |
Числовой формат, при котором после десятичной точки отобра- |
жается 7, 14 и 15 цифр в зависимости от типа числовых данных |
|
|
(формат данных с фиксированной точкой) |
|
|
short e |
Формат отображения числовых данных с мантиссой и показате- |
лем степени (формат данных с плавающей точкой), при котором |
|
|
после десятичной точки отображается четыре цифры |
|
|
|
Числовой формат отображения с мантиссой и показателем сте- |
long e |
пени (формат данных с плавающей точкой), при котором после |
десятичной точки отображается 7, 14 и 15 цифр в зависимости |
|
|
от типа числовых данных |
|
|
short g |
В зависимости от значения, для отображения применяется либо |
формат с плавающей точкой, либо с фиксированной точкой. По- |
|
|
сле десятичной запятой отображается четыре цифры |
|
|
long g |
В зависимости от значения, для отображения применяется либо |
формат с плавающей точкой, либо с фиксированной точкой. По- |
|
|
сле десятичной запятой отображается 7, 14 или 15 цифр |
|
|
short eng |
Инженерный формат с четырьмя отображаемыми цифрами по- |
сле десятичной точки и показателем степени, кратным трем |
|
|
|
long eng |
Инженерный формат с 7, 14 или 15 отображаемыми цифрами |
после десятичной точки и показателем степени, кратным трем |
|
|
|
+ |
Формат, при котором для положительных чисел отображается |
знак +, для отрицательных отображается знак -, а для нуля ото- |
|
|
бражается пробел |
bank |
Финансовый формат, при котором после десятичной точки ото- |
бражается две цифры |
|
|
|
hex |
Отображение чисел в шестнадцатеричной системе счисления |
rat |
Отображение чисел в виде рациональной дроби |
compact |
Режим отображения результатов вычислений в компактной фор- |
ме, с уменьшенными интервалами между строками |
|
|
|
loose |
Режим отображения результатов вычислений с увеличенными |
интервалами между строками. Используется по умолчанию |
|
|
|
39
Самоучитель Matlab
Ниже приведен пример отображения числа π в разных форматах (в командах использована встроенная константа Matlab pi, ввод пользователя выделен жирным шрифтом):
>>format short e
>>pi
ans = 3.1416e+000
>>format long
>>pi
ans = 3.141592653589793
>>format long e
>>pi
ans = 3.141592653589793e+000
>>format long eng
>>pi
ans = 3.14159265358979e+000
>>format bank
>>pi
ans = 3.14
>>format rat
>>pi
ans = 355/113
>>format +
>>pi
ans =
+
Эти же команды, выполненные в командном окне, представлены на рис. 1.9 и рис. 1.10.
Рис. 1.9. Применение различных форматов вывода (начальная часть командного окна)
40