MATLAB 2015从入门到精通
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2.2.1 极限和导数的符号计算

一、符号表达式求极限

MATLAB符号工具箱提供了limit函数来求解符号表达式的极限,其主要调用格式如下。

limit(expr,x,a); 求符号表达式expr当自变量x趋近于a时的极限。

limit(expr,a); 求符号表达式expr当默认自变量趋近于a时的极限。

limit(expr); 求符号表达式expr当默认自变量趋近于0时的极限。

limit(expr,x,a,'left'); 求符号表达式expr当默认自变量向左趋近于a时的左极限。

limit(expr,x,a,'right'); 求符号表达式expr当默认自变量向右趋近于a时的右极限。

例如,求极限

程序如下。

syms x h

limit(sin(x)/x)

limit((sin(x+h)-sin(x))/h,h,0)

程序运行结果如下。

ans =

1

ans =

cos(x)

再例如,求极限

程序如下。

syms x t

f=(1+2*t/x)^(3*x);

limit(f,x,inf)

程序运行结果如下。

ans =

exp(6*t)

二、符号表达式的导数计算

MATLAB 中提供了函数 diff 来求解导数和微分的计算,可以实现一元函数求导和多元函数求偏导数。若输入数据为离散数据时,则求的是差分。diff函数的调用格式主要有以下几种。

Y = diff(X); 计算 X 的导数。如果 X 是一个向量,那么返回的结果也是一个向量,求解的是向量X的差分,其返回值比X少一个值。

Y = diff(X,n); 返回Xn阶导数。

Y = diff(X,n,dim); 求解X沿着方向dim的n阶导数。

例如:

x=[1 2 3 4 5]

y=diff(x)

z=diff(x,2)

程序运行结果如下。

y =

1 1 1 1

z =

0 0 0

例如:

syms x

y=sin(x)

Y=diff(y)

程序运行结果如下。

Y =

cos(x)