MATLAB 函式求導 用法以及例項

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求導是高等數學中的基本知識。在MATLAB中可以使用一條簡單的命令實現函式符號形式求導,以及求某點處的導數值。

操作方法

(01)開啟MATLAB,首先定義一個變數x:syms x;

MATLAB 函式求導 用法以及例項

(02)首先我們來看一元函式的導數,求導的命令為diff(y,x),第一個引數為函式表示式,第二個引數是被求導的變數。以y = x^2*sin(x)為例說明,它的導函式是y'=2*x*sin(x)+x^2*cos(x),使用MATLAB驗證如下。

MATLAB 函式求導 用法以及例項 第2張

(03)如果要計算高階導數,使用diff(y,x,n)即可求出y對x的的n階導數,預設為1,即步驟2所示的那樣。現在,我們計算y = x^2*sin(x)的3階導數與5階導數,如下所示

MATLAB 函式求導 用法以及例項 第3張

(04)如果我們要計算函式在某一個點處的n階導數值,則首先使用diff(y,x,n)計算出這個函式的n階導函式,然後使用subs(yn, x, x0)計算出y對x在x0處的n階導數值。例如計算y = x^2*sin(x)在x=2處的4階導數則使用以下兩條命令。最後一條輸出是為了將三角函式表示的結果轉化為具體的數值。

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(05)對於多元函式的偏導數,也可以採用類似的方法進行計算。例如對於二元函式z = x^2*sin(y),使用diff(z,x)與diff(z,y)分別求處在x與y方向的一階偏導數。

MATLAB 函式求導 用法以及例項 第5張

(06)對於二階偏導數,如果依次在一個方向求偏導數則可以採用類似一元的方式diff(z,x,n)。如果不斷改變求導變數,則只能依次對一個變數求完之後,再對另一個求。例如z先對x求二階導數,再對y求2階導數如下:

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(07)如果分別只對x,y求一階導數,就可以只使用一條命令diff(z,x,y)即可。x與y的順序在這裡是無所謂的。

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