- •Элементарные математические вычисления
- •Арифметические операторы и функции
- •Вычисление произведений
- •Суммирование элементов
- •Операторы отношения и их функции
- •Логические операции
- •Системные переменные и константы
- •Специальные символы
- •Элементарные функции
- •Матричные функции
- •Цель, требования и рекомендации к выполнению задания
- •Варианты заданий
Элементарные функции
1. Алгебраические и арифметические функции. В системе Matlab определены представленные в табл. 3.10 алгебраические и арифметические функции.
Таблица 3.10
Наименование |
Назначение и возвращаемые значения |
abs(X) |
Абсолютная величина для каждого элемента вектора X |
ехр(Х) |
Экспонента для каждого элемента X |
log(X), log2(X), log10(X) |
Логарифмы элементов массива X: натуральный, по основаниям 2 и 10 соответственно |
sqrt(X) |
Квадратный корень каждого элемента массива X |
G=gcd(A, В) |
Массив, содержащий наибольшие общие делители соответствующих эле-ментов массивов целых чисел А и В |
lcm(A, B) |
Наименьшие общие кратные для соответствующих парных элементов массивов А и В. Массивы А и В должны содержать положительные целые числа и иметь одинаковую размерность (любой из них может быть скаляром) |
mod(A, B) |
Остаток от деления A на B |
Таблица 3.11
Матрица X |
Операции с X |
Результат выполнения |
||
»X = [1 –2 4.3 –5 7] X = 1.00 –2.00 4.30 –5.00 7.00 |
»abs(X) |
ans = 1.0000 2.0000 4.3000 5.0000 7.0000 |
||
»exp(X) |
ans = 1.0e+003 * 0.0027 0.0001 0.0737 0.0000 1.0966 |
|||
»log(X) |
ans = 0 0.6931+3.1416i 1.4586 1.6094+3.1416i 1.9459 |
|||
»log2(X) |
ans = 0 1.0000+4.5324i 2.1043 2.3219+4.5324i 2.8074 |
|||
»log10(X) |
ans = 0 0.3010+1.3644i 0.6335 0.6990+1.3644i 0.8451 |
|||
»sqrt(X) |
ans = 1.0000 0+1.4142i 2.0736 0+2.2361i 2.6458 |
|||
Матрица A |
Матрица B |
Операция 1 |
Операция 2 |
Операция 3 |
»A = [1 23 1 34] A = 1 23 1 34 |
»B =[5 12 1 1] B = 5 12 1 1 |
»G = gcd(A, B) G = 1 1 1 1 |
»lcm(A, B) ans = 5 276 1 34 |
»mod(A, B) ans = 1 11 0 0 |
Пример 3.1. Использование функций иллюстрирует табл. 3.11.
2. Функции комплексного аргумента. Для работы с комплексными числами и данными в Matlab используются функции комплексного аргумента (табл. 3.12).
Таблица 3.12
Наименование |
Назначение |
angle(Z) |
Возвращает аргумент комплексного числа в радианах для каждого элемента массива комплексных чисел Z. Углы находятся в диапазоне [–; +]. Для комплексного Z модуль и аргумент вычисляются следующим образом: R=abs(Z) – модуль, theta = angle(Z) – аргумент. При этом формула Z=R.*exp(i*theta) дает переход от показательной формы представления комплексного числа к алгебраической |
imag(Z) |
Возвращает мнимые части всех элементов массива Z |
real(Z) |
Возвращает вещественные части всех элементов комплексного массива Z |
conj(Z) |
Возвращает число, комплексно-сопряженное аргументу Z. Если Z комплексное, то conj(Z) = real(Z) – i*imag(Z) |
Таблица 3.13
Матрица |
Операция 1 |
Операция 2 |
Операция 3 |
»Z = 5–i*3 Z = 5.0000 – 3.0000i |
»theta = angle(Z) theta = –0.5404 |
»R = abs(Z) R = 5.8310 |
»Z = R .* exp(i*theta) Z = 5.0000 – 3.0000i |
»Z = [2+i, 1+2i, 2+3i]; |
»imag(Z) ans = 1 2 3 |
»real(Z) ans = 2 1 2 |
»conj(2+i) ans = 2.0000 – 1.0000i |
Пример 3.2. Работу с комплексными аргументами иллюстрирует табл. 3.13.
3. Тригонометрические и обратные им функции. Тригонометрические и обратные тригонометрические функции (табл. 3.14) вычисляются для каждого элемента массива. Входной массив допускает комплексные значения (все
углы в функциях задаются в радианах).
Таблица 3.14
Наименование |
Назначение и возвращаемые значения |
acos(X) |
Арккосинус для каждого элемента X. Для действительных значений X из области [–1, 1] возвращает действительное значение из диапазона [0, ]; для действительных значений X вне области [–1, 1] – комплексное число |
acot(X) |
Арккотангенс для каждого элемента X |
acsc(X) |
Арккосеканс для каждого элемента X |
asec(X) |
Арксеканс для каждого элемента X |
asin(X) |
Арксинус для каждого элемента X |
atan(X) |
Арктангенс для каждого элемента X |
atan2(Y, X) |
Массив Р той же размерности, что X и Y, содержащий поэлементно арктангенсы отношения вещественных частей Y и X |
cos(X) |
Косинус для каждого элемента X |
cot(X) |
Котангенс для каждого элемента X |
csc(X) |
Косеканс для каждого элемента X |
sec(X) |
Массив той же размерности что и X, состоящий из секансов элементов X |
tan(X) |
Тангенс для каждого элемента X |
Таблица 3.15
Матрица |
Операция 1 |
Операция 2 |
»X = [–0.5 0 0.5] X = –0.5000 0 0.5000 |
»Y = cos(X) Y = 0.8776 1.0000 0.8776 |
»Y = sin(X) Y = –0.4794 0 0.4794 |
Пример 3.3. Результаты применения тригонометрических функций представлены в табл. 3.15.
4. Гиперболические и обратные им функции. Гиперболические функции (табл. 3.16) вычисляются для каждого элемента массива. Входной массив до-
пускает комплексные значения.
Таблица 3.16
Наимено-вание |
Назначение функции, выполняемой для каждого элемента X |
Наимено-вание |
Назначение функции, выполняемой для каждого элемента X |
acosh(X) |
Гиперболический арккосинус |
cosh(X) |
Гиперболический косинус |
acoth(X) |
Гиперболический арккотангенс |
coth(X) |
Гиперболический котангенс |
acsch(X) |
Гиперболический арккосеканс |
csch(X) |
Гиперболический косеканс |
asech(X) |
Гиперболический арксеканс |
sech(X) |
Гиперболический секанс |
asinh(X) |
Гиперболический арксинус |
sinh(X) |
Гиперболический синус |
atanh(X) |
Гиперболический арктангенс |
tanh(X) |
Гиперболический тангенс |
Таблица 3.17
Применение функций для скалярного значения |
|||||
»Y = acosh(0.7) Y = 0 + 0.7954i |
»Y = acoth(0.1) Y = 0.1003 + 1.5708i |
»Y = acsch(1) Y = 0.8814 |
»Y = asech(4) Y = 0 + 1.3181i |
»Y = asinh(2.456) Y = 1.6308 |
|
Применение функций для вектора |
|||||
»Х = [0.84 0.16 1.39]; |
»Х = [1 23]; |
||||
»atanh(X) |
ans = 1.2212 0.1614 0.9065 + 1.5708i |
»cosh(X) |
ans = 1.0e+009 * 0.0000 4.8724 |
Пример 3.4. Варианты задания аргументов для гиперболических функций и результаты их выполнения приведены в табл. 3.17.
5. Функции округления и знака. Ряд особых функций (табл. 3.18) служат для выполнения операций округления числовых данных и анализа их знака.
Таблица 3.18
Наимено-вание |
Назначение |
fix(A) |
Массив А с элементами, округленными до ближайшего к нулю целого числа. Для комплексного А действительные и мнимые части округляются отдельно |
floor(A) |
Массив А с элементами, представляющими ближайшее меньшее или равное соответствующему элементу А целое число. Для комплексного А действительные и мнимые части преобразуются отдельно |
rem(X, Y) |
X – fix(X./Y).*Y, где fix(X./Y) – целая часть от частного X./Y |
ceil(A) |
Ближайшее большее или равное А целое число. Для комплексного А действительные и мнимые части округляются отдельно |
round(X) |
Округленные до ближайшего целого элементы массива X. Для комплексного X действительные и мнимые части округляются отдельно |
sign(X) |
Массив Y той же размерности, что и X, где каждый из элементов Y равен: 1, если соответствующий элемент X больше 0; 0, если соответствующий элемент X равен 0; –1, если соответствующий элемент X меньше 0. Для ненулевых действительных и комплексных X – sign(X)=X./abs(X) |
Таблица 3.19
Варианты матриц |
Результаты операций |
|||
»А = [1/3 2/3; 4.99 5.01] A = 0.3333 0.6667 4.9900 5.0100 |
»fix(A) ans = 0 0 4 5 |
»floor(А) ans = 0 0 4 5 |
»ceil(A) ans = 1 1 5 6 |
|
»X = [1 23] X = 1 23 |
»Y = [–1.6308] Y = –1.6308 |
»sign(X) ans = 1 1 |
»round(Y) ans = –2 |
»rem(X, Y) ans = 1.0000 0.1693 |
Примеры операций приведены в табл. 3.19.