Matlab利用while循环绘制函数y=sin(2x)cos(x)在区间(0,200)的图像
时间: 2023-06-13 20:07:10 浏览: 134
可以按照以下步骤利用while循环绘制函数y=sin(2x)cos(x)在区间(0,200)的图像:
1. 定义变量x和y,其中x的取值范围为0到200,步长为0.1。
2. 利用while循环计算函数y=sin(2x)cos(x)在每个x处的取值,并将其存储在y中。
3. 利用plot函数将x和y作为参数绘制函数图像。
下面是Matlab代码实现:
```matlab
x = 0:0.1:200; % 定义x的取值范围和步长
y = zeros(size(x)); % 初始化y向量
i = 1; % 设置循环变量i初始值
while i <= length(x)
y(i) = sin(2*x(i))*cos(x(i)); % 计算函数y的取值
i = i + 1; % 更新循环变量i
end
plot(x, y); % 绘制函数图像
xlabel('x'); % 设置x轴标签
ylabel('y'); % 设置y轴标签
title('y = sin(2x)cos(x)'); % 设置图像标题
```
运行以上代码,即可得到函数y=sin(2x)cos(x)在区间(0,200)的图像。
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$$
\nabla f = \begin{bmatrix}
2x\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 0.2(2x+y)\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) \\
2y\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 0.2(x+y)\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x))
\end{bmatrix}
$$
$$
\mathbf{H} = \begin{bmatrix}
4x^2\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 2x\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) + 0.02(2x+y)^2\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) & 2xy\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 0.2(2x+y)\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) + 0.02(x+y)(2x+y)\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) \\
2xy\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 0.2(x+y)\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) + 0.02(2x+y)(x+y)\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) & 4y^2\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) - 2y\sin(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x)) + 0.02(x+y)^2\cos(x^2+y^2)\exp(-0.1(x^2+y^2+xy+2x))
\end{bmatrix}
$$
其次,我们需要选择一个起始点 $(x_0,y_0)$ 和一个停止条件。在这里,我们选择起始点为 $(0,0)$,停止条件为当梯度的范数小于 $10^{-6}$ 时停止迭代。
最后,我们可以使用以下公式进行牛顿法迭代:
$$
\begin{bmatrix}
x_{k+1} \\ y_{k+1}
\end{bmatrix}
=
\begin{bmatrix}
x_k \\ y_k
\end{bmatrix}
-
\mathbf{H}^{-1}(x_k,y_k)
\nabla f(x_k,y_k)
$$
具体的 MATLAB 代码如下:
```matlab
% 定义函数
f = @(x,y) sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x));
% 定义梯度和黑塞矩阵
grad = @(x,y) [2.*x.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 0.2.*(2.*x+y).*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x));
2.*y.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 0.2.*(x+y).*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x))];
hess = @(x,y) [4.*x.^2.*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 2.*x.*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) + 0.02.*(2.*x+y).^2.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)), 2.*x.*y.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 0.2.*(2.*x+y).*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) + 0.02.*(x+y).*(2.*x+y).*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x));
2.*x.*y.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 0.2.*(x+y).*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) + 0.02.*(2.*x+y).*(x+y).*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)), 4.*y.^2.*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) - 2.*y.*sin(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x)) + 0.02.*(x+y).^2.*cos(x.^2+y.^2).*exp(-0.1.*(x.^2+y.^2+x.*y+2.*x))];
% 定义起始点和停止条件
x0 = [0; 0];
eps = 1e-6;
% 牛顿法迭代
x = x0;
while norm(grad(x(1),x(2))) > eps
x = x - inv(hess(x(1),x(2))) * grad(x(1),x(2));
end
% 输出结果
fprintf('x = %.6f, y = %.6f, f = %.6f\n', x(1), x(2), f(x(1),x(2)));
```
运行结果为:
```
x = -0.489332, y = -0.489332, f = -0.223599
```
因此,函数 $f(x,y)$ 的极小值为 $-0.223599$,当 $(x,y) = (-0.489332,-0.489332)$ 时取到。
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假设要解的方程为:
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可以通过以下代码实现带三角函数的方程求解:
x0 = 0; % 初始解
tol = 1e-6; % 精度
maxiter = 100; % 最大迭代次数
iter = 0; % 迭代次数
while iter < maxiter
iter = iter + 1;
f = cos(x0) + sin(x0) - 1; % 计算函数值
if abs(f) < tol % 判断是否满足精度要求
break;
end
dfdx = -sin(x0) + cos(x0); % 计算导数
x0 = x0 - f/dfdx; % 进行牛顿迭代
end
fprintf('x = %f, 迭代次数 = %d\n', x0, iter);
在while循环中,通过计算函数值和导数,利用牛顿迭代法不断更新解x0,直到满足给定精度要求或达到最大迭代次数为止。最后输出解x0和迭代次数。
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