Материал: Matlab. Практический подход. Самоучитель

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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 In(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) =

Jn(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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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) =

 

 

 

.

 

ellipke()

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1 −m sin

(θ)

 

 

Эллиптический интеграл

 

второго

рода

вычисляется

 

как

 

 

 

π 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E(m) =

1 −m sin2(θ)

 

 

 

 

 

 

 

 

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

Источник: https://studfile.net/preview/16433384/