主要内容

整合

如果F那么,这是一个象征性的表达

int(f)
             

试图找到另一种象征性的表达方式,F因此差异(F)=F.就是,int(f)返回的不定积分或反导数F(前提是一个以封闭形式存在)。与分化相似,

int(f,v)
             

使用符号对象v作为积分的变量,而不是由赛姆瓦尔.看看怎么做int通过看这张桌子工作。

数学运算

MATLAB®命令

x N D x = { 日志 ( x ) 如果 N = 1. x N + 1. N + 1. 否则 .

整数(x^n)或int(x^n,x)

0 π / 2. ( 2. x ) D x = 1.

int(sin(2*x),0,pi/2)或int(sin(2*x),x,0,pi/2)

G=cos(+B)

G ( T ) D T = ( A. T + B ) / A.

g=cos(a*t+b)int(g)或int(g,t)

J 1. ( Z ) D Z = J 0 ( Z )

int(贝塞尔(1,z))或int(贝塞尔(1,z,z)

与微分相比,符号积分是一项更复杂的任务。在计算积分时可能会出现一些困难:

  • 反导数,F,可能不以封闭形式存在。

  • 反导数可以定义一个不熟悉的函数。

  • 反导数可能存在,但软件找不到。

  • 该软件可以在较大的计算机上找到反导数,但在可用的计算机上时间或内存不足。

然而,在许多情况下,MATLAB可以成功地执行符号积分。例如,创建符号变量

符号A.B西塔xYNUZ

下表说明了包含这些变量的表达式的集成。

F

int(f)

符号x n f=x^n;
                
int(f)
                
ans=分段(n==-1,log(x),n~=-1,…x^(n+1)/(n+1))
                
syms y f=y^(-1);
                
int(f)
                
ans=对数(y)
                
符号x n f=n^x;
                
int(f)
                
ans=n^x/日志(n)
                
符号a bθf=sin(a*θ+b);
                
int(f)
                
ans=-cos(b+a*θ)/a
                
符号u f=1/(1+u^2);
                
int(f)
                
ans=atan(u)
                
符号x f=exp(-x^2);
                
int(f)
                
ans=(pi^(1/2)*erf(x))/2
                

在最后一个例子中,exp(-x^2),没有涉及标准微积分表达式的积分公式,如三角函数和指数函数。在这种情况下,MATLAB返回一个关于误差函数的答案erf.

如果MATLAB无法找到函数积分的答案F,它刚回来int(f).

定积分也是可能的。

定积分

命令

A. B F ( x ) D x

int(f,a,b)

A. B F ( v ) D v

int(f,v,a,b)

这里有一些额外的例子。

F

a、 b

int(f,a,b)

符号x f=x^7;
                
a=0;b=1;
                
int(f,a,b)
                
ans=1/8
                
符号x f=1/x;
                
a=1;b=2;
                
int(f,a,b)
                
ans=日志(2)
                
syms x f=对数(x)*sqrt(x);
                
a=0;b=1;
                
int(f,a,b)
                
ans=-4/9
                
符号x f=exp(-x^2);
                
a=0;b=inf;
                
int(f,a,b)
                
ans=pi^(1/2)/2
                
symszf=besselj(1,z)^2;
                
a=0;b=1;
                
int(f,a,b)
                
ans=超几何([3/2,3/2],…[2,5/2,3],-1)/12
                

关于贝塞尔函数(贝塞尔)例如,可以使用双重的功能。命令

符号za=int(贝塞尔(1,z)^2,0,1)
             

回来

a=超几何([3/2,3/2],[2,5/2,3],-1)/12
             

指挥部呢

a=双(a)
             

返回

a=0.0717
             

实参数积分

符号集成涉及的一个微妙之处是各种参数的“值”A.是任何正实数,表达式

E A. x 2.

是正的钟形曲线,当x倾向于±∞. 例如,可以创建此曲线的示例A.= 1/2.

符号xa=sym(1/2);f=exp(-a*x^2);fplot(f)
              

图中包含axes对象。axes对象包含functionline类型的对象。GYDF4y2Ba

但是,如果您尝试计算积分

E A. x 2. D x

不给它赋值A.,MATLAB假设A.表示复数,因此返回取决于A.. 如果你只对这个案子感兴趣A.是一个正实数,使用假定假定A.:

符号a假设(a>0)
              

现在可以使用命令计算前面的积分

符号x f=exp(-a*x^2);int(f,x,-inf,inf)
              

这是回报

ans=pi^(1/2)/a^(1/2)
              

复杂参数的积分

计算积分

1. A. 2. + x 2. D x

对于A.进来

符号a x f=1/(a^2+x^2);f=int(f,x,-inf,inf)
              

使用符号清除变量的所有假设。有关符号变量及其假设的更多信息,请参阅删除符号对象及其假设.

前面的命令生成复杂的输出

F=(pi*signIm(1i/a))/a
              

功能符号定义如下:

符号 ( Z ) = { 1. 如果 伊姆河 ( Z ) > 0 , 伊姆河 ( Z ) = 0 Z < 0 0 如果 Z = 0 -1 否则 .

评价Fa=1+i进来

g=子系统(F,1+i)
              
g=pi*(1/2-1i/2)
              
双(g)
              
ans=1.5708-1.5708i
              

采用变精度算法的高精度数值积分

该系统实现了高精度的数值积分vpaintegral符号数学工具箱的功能™.vpaintegral与MATLAB相比,使用可变精度算法完整的函数,它使用双精度算法。

整合贝塞利(5,25*u)。*exp(-u*25)两者兼用完整的vpaintegral这个完整的函数返回并发出警告vpaintegral返回正确的结果。

符号u f=besseli(5,25*x)。*exp(-x*25);fun=@(u)besseli(5,25*u)。*exp(-u*25);usingIntegral=integral(fun,0,30)usingVpaintegral=vpaintegral(f,0,30)
              
警告:遇到无限或非数字值。usingIntegral=NaN UsingPaintegral=0.688424
              

有关详细信息,请参阅vpaintegral.