>> format bank
>> x=1: 0.1: 8;
>> y=x.*exp(x)+log(x)+1;
>> inteqral=trapz (x,y)
>> inteqral
inteqral =
20905.69
9.2.2. Симпсон цсулу
MatLAB мцщитиндя Симпсон цсулу ашаьыдакы бир нечя функсийаларла
реаллашдырылмышдыр:
)
b
,
a
,
'
fun
('
quad
)
tol
,
b
,
a
,
'
fun
('
quad
)
trace
,
tol
,
b
,
a
,
'
fun
('
quad
Бу функсийаларда ашаьыдакы ишаряляр гябул едилмишдир:
'
fun
'
тяк дырнаглар арасында йазылмыш интегралалты функсийа;
b
,
a
интеграллама сярщядляри;
tol
истифадячи тяряфиндян верилян нисби хята, сусмайа эюря
3
e
.
1
tol
;
224
trace
сыфырдан фяргли ядяддир, бу ядяд верилдикдя систем щесаблама
просесинин эедишатыны эюстярир.
Садаланан функсийалара бахаг вя мисаллар эюстяряк.
)
b
,
a
,
'
fun
('
quad
функсийасы
3
10
-дян бюйцк олмайан дягигликля
b
а
dx
)
x
(
f
мцяййян интегралыны щесаблайыр.
Интегралалты
)
x
(
f
функсийасы MatLAB системиндя функсийаларын йазылышы
гайдаларыны эюзлямякля аналитик шякилдя тясвир олунур.
Мисал 9.11. Тутаг ки, интегралалты функсийа
5
x
sin
x
e
)
x
(
f
2
x
шяклиндядир.
5
1
dx
)
x
(
f
интегралыны щесабламаг лазымдыр.
Щялли:
>> y='exp(x)+x.^2+2*sin(x)-5';
>> inteqral=quad (y,1,5)
Enter
клавишини басдыгдан сонра ашаьыдакы ъавабы алырыг:
inteqral =
167.5415
Функсийа бир сятирдя дя тясвир едиля биляр:
>> inteqral=quad('exp(x)+x.^2+2*sin(x)-5',1,5)
Enter
клавишини басдыгдан сонра ейни ъавабы аларыг.
)
tol
,
b
,
a
,
'
fun
('
quad
функсийасында
tol
параметри арзу олунан хятадыр вя
n
e
1
шяклиндя тясвир олунур. Сусмайа эюря
3
e
.
1
tol
.
Мисал 9.12. Тутаг ки, интегралалты функсийа
5
x
sin
x
e
)
x
(
f
2
x
шяклиндядир.
5
1
dx
)
x
(
f
интегралыны
7
10
-дян йцксяк олмайан дягигликля щесаб-
ламаг лазымдыр.
Щялли:
>> quad('exp(x)+x.^2+2*sin(x)-5',1,5,1e-7)
Enter
клавишини басдыгдан сонра ашаьыдакы ъавабы алырыг:
ans =
167.5415
225
)
trace
,
tol
,
b
,
a
,
'
fun
('
quad
функсийасындан истифадя етмякля щесаблама
просесинин эедишатыны эюрмяк олар.
Мисал 9.13. Тутаг ки, интегралалты функсийа
5
x
sin
x
e
)
x
(
f
2
x
шяклиндядир.
5
1
dx
)
x
(
f
интегралыны
4
10
-дян йцксяк олмайан дягигликля щесаб-
ламаг вя щесаблама просесинин эедишатына бахмаг лазымдыр.
Щялли:
>> y='exp(x)+x.^2+2*sin(x)-5';
>> quad(y,1,5,1e-4,1)
Enter
клавишини басдыгдан сонра ашаьыдакылары алырыг:
9 1.0000000000 1.08632000e+000 4.6656537473
11 1.0000000000 5.43160000e-001 1.1622085119
13 1.5431600000 5.43160000e-001 3.5034427411
15 2.0863200000 1.82736000e+000 50.2932898724
17 2.0863200000 9.13680000e-001 14.4288633682
19 2.0863200000 4.56840000e-001 5.5025466418
21 2.5431600000 4.56840000e-001 8.9263135654
23 3.0000000000 9.13680000e-001 35.8637210072
25 3.0000000000 4.56840000e-001 14.0377607484
27 3.4568400000 4.56840000e-001 21.8259514564
29 3.9136800000 1.08632000e+000 112.5833495495
31 3.9136800000 5.43160000e-001 42.0161253700
33 4.4568400000 5.43160000e-001 70.5671433686
35 4.4568400000 2.71580000e-001 30.7364454709
37 4.7284200000 2.71580000e-001 39.8306970791
ans =
167.5415
9.3. M-
fayıldan istifadə etməklə ikiqat
inleqralların hesablanması
Hesablamaları ədədi qsullarla yerinə yetirdikdə adətən rekurent
ifadələrdən istifadə olunur. Hesablama prosesində hər iterasiyada bu ifadəyə
yüz dəfələrlə müraciət olunur. Bu səbəbdən, hesablamaları sürətləndirmək
məqsədi ilə əsas ifadəni (məsələn, inteqralaltı ifadə) M-fayla , əməliyyat
funksiyasını isə Matlabın əmirlər pəncərəsinə yazırlar.
M-faylın redaktor pəncərəsini çağırmaq üçün aşağıdakı əməliyyatları
yerinə yetirmək lazımdır:
Matlabı çağırmaq.
226
File/New/M-File “düyməsinə” klik etmək.
Aşağıda göstərilən pəncərə aşılacaqdır.
Lazımi əmirləri daxil etdikdən sonra Save düyməsinə klik etmək. Başqa
pəncərə açılır.Burada Coxранить (Save) düyməsinə klik etməli.
Aşağıdakı müəyyən inteqralı hesablayaq.
1
1
.
)
sin(
dx
x
e
I
x
Aşağıda ikiqat inteqralın hesablanma texnologiyası göstərilmişdir:
.
))
cos(
)
sin(
(
1
0
dxdy
y
e
y
e
I
x
x
227
9.3.1. Parametrdən asılı olan inteqralların hesablanması
Bu tip inteqral aşağıdakı kimi verilir:
b
a
dx
p
x
f
p
I
.
)
,
(
)
(
Burada p hər hansı bir fiziki məna kəsb edən parametrdir. Məsələn, zaman
t. Parametrin hər bir qiymətində inteqral yenidən hesablanır. Əgər p bir qiymət
deyil, verilmiş intervalda qiymətlər alarsa, onda uyğun qrafik:
Şəkil 9.4
quad və quad8 funksiyaları parametrdən asılı olan inteqralları
228
hesablamağa imkan verir.
Misal 9.14. İki paramtrdən asılı olan inteqralı p
1
=22.5, p
2
=-5.9
qiymətlərində hesablayaq:
.
))
sin(
(
2
2
1
1
1
dx
x
p
x
p
I
Həll:
Misal 9.15. Avtomatik tənzimləmədə keçid h( t) xarakteristikasını həqiqi
tezlik
)
ω
(
))
ω
(
Re(
R
j
W
funksiyası əsasında qurmaq üçün aşağıdakı
parametrik inteqraldan istifadə olunur:
.
ω
ω
)
ω
sin(
)
ω
(
2
)
(
0
d
t
R
t
h
Burada t parametr, ω [0, ∞ ) intervalından qiymətlər alan inteqrallama
dəyişənidir. Keçid xarakteristikasını qurmaq üçün t –yə [0, t
T
] intervalında
qiymətlər vermək lazımdır. t
T
- keçid xarakteristikasının qərarlaşma vaxtıdır.
Fərz edək,ki qapalı tənzimləmə sisteminin həqiqi tezlik xarakteristikası:
.
)
(
)
2
5
.
0
(
)
2
5
.
0
(
5
.
0
)
(
2
3
2
2
2
R
229
Aşağıda müvafiq Matlab proqramı göstərilmişdir.trapz əmrindən istifadə
olunmuşdur.
Şəkil 9.5
9.3.2. Yuxarı həddi dəyişən olan inteqrallar
Bu tip inteqrallar aşağıdakı şəkildə verilir:
230
y
dx
x
f
y
I
0
.
)
(
)
(
İnteqralın qiyməti yuxarı sərhəd qiymətindən asılı oiduğundan onu y-in
hər-bir qiyməti üçün hesablayıb cıdvəlləşdirmək və ya İ(y) qrafikini qurmaq
olar.
Məsələn,
y
x
dx
x
x
e
y
I
0
.
)
cos(
)
(sin(
)
(
Belə inteqralı hesablamaq üşün iki M-fayl-funksiya yazmaq lazımdır:
- inteqralaltı f(x) funksiyası üçün;
- y-in hır-bir qiymətində inteqralın qiymətini tapan İy.
Aşağıda fayl-funksiyaların listinqləri ğöstərilmişdir.
Inteqralin yuxarı sırhədd qiymətindən asılılıq qrafikini qurmaq üçün
fplot(’Iy’,[0,pi])
funksiyasından istifadə olunur. Aşağıda bu
funksiyanın Matlabın əmirlər pəncərəsində realizasiyası ğöstərilmişdir.
Şəkil 9.6-da
]
,
0
[
y
intervalıda müvafiq qrafik göstərilmişdir.
231
Şəkil 9.6
9.4. MatLAB mühütində мцяййян интегралларын
аналитик (simvollu) щесабланмасы
MatLAB мцщитиндя мцяййян интегралларын аналитик цсулла щялли
)
(
int
функсийалары иля щяйата кечирилир. Бу функсийалар ашаьыдакы шякилдядир:
))
x
(
y
(
int
)
b
,
a
),
x
(
y
(
int
бурада:
)
x
(
y
интегралалты функсийа;
b
,
a
интеграллама сярщядляридир.
Бу функсийалар ашаьыдакылары щесаблайыр:
гейри-мцяййян интегралы;
символ дяйишянляри олан гейри-мцяййян интегралы;
сярщядляри символ дяйишянляри олан мцяййян интегралы;
ъябри функсийалардан мцяййян интегралы;
чохгат интеграллары;
гейри-мяхсуси интеграллары.
Интегралларын щесабланмасы технолоэийасы кифайят гядяр садядир вя
ашаьыдакылардан ибарятдир:
1. syms функсийасынын кюмяйи иля символ дяйишянляринин тяйин едилмяси.
2. Ад мянимсятмякля интегралалты ифадянин дахил едилмяси;
)
x
(
f
y
.
3. Яэяр гейри-мцяййян интеграл щесабланырса,
)
y
(
int
функсийасынын, яэяр
232
интеграллама сярщядляри
b
,
a
олан мцяййян интеграл щесабланырса,
)
b
,
a
,
y
(
int
функсийасынын дахил едилмяси.
4.
Enter
клавишини басмаг йолу иля щяллин алынмасы.
Мисал 9.16. Тутаг ки,
dx
x
1
x
2
интегралыны щесабламаг лазымдыр.
Щялли:
>> syms x;
>> y=x/(1+x^2);
>> int(y)
ans =
1/2*log(1+x^2)
Мисал 9.17. Тутаг ки,
dx
bx
a
x
2
интегралыны щесабламаг лазымдыр.
Бу о щалдыр ки, интегралалты функсийа символ дяйишянляри иля аналитик шякилдя
верилмишдир.
Щялл ашаьыдакы шякилдядир:
>> syms x a b;
>> y=x/(a+b*x^2);
>> int(y)
ans =
1/2/b*log(a+b*x^2)
Мисал 9.18. Тутаг ки,
b
a
2
dx
x
1
x
интегралынын гиймятини щесабламаг лазымдыр.
Бурада интеграллама сярщядляри символ дяйишянляри иля верилмишдир.
Щялли:
>> syms x a b;
>> y=x/(1+x^2);
>> int(y, a, b)
ans =
233
1/2*log(1+b^2)-1/2*log(1+a^2
)
Мисал 9.20. Тутаг ки,
b
a
2
dx
dx
с
x
интегралыны щесабламаг лазымдыр.
Бу о щалда интегралалты ифадя аналитик шякилдя верилмишдир, интеграллама
сярщядляри
ися
символ
дяйишянляри
шяклиндядир.
Бу
интегралларын
щесабланмасынын даща цмуми щалыдыр.
Щялл ашаьыдакы шякилдядир:
>> syms x a b c d;
>> y=x/(c+d*x^2);
>> int(y, a, b)
ans =
1/2*(log(c+d*b^2)-log(c+d*a^2))/d
Мисал 9.21.
5
1
2
dx
x
1
x
интегралы щесабламалы.
Щялли:
>> syms x;
>> y=x/(1+x^2);
>> int(y, 1, 7)
ans =
log(5)
Щялли ади формада алмаг цчцн ъаваб сятрини активляшдирмяк вя
Enter
клавишини басмаг кифайятдир. Ашаьыдакы ъаваб алынаъаг:
ans =
1.6094
Çoxdəfəli inteqrallama. Bu halda ən sadə üsul əvvəlki cavabı yenidən
inteqrallamaqdır.
Misal 9.22. Aşağıdakı inteqralı hesablayaq:
.
1
2
dx
x
x
I
int(.) əmrini n dəfə təkrar etsək sadə proqram qurmaq olar.
234
Həll:
Növbəti misal 3-qat inteqralın hesablanmasına aiddir:
.
3
1
)
(
6
0 0 0
2
2
a
dxdydz
z
y
x
a a a
9.5.Inteqral çevirmələr
İnteqral çevirmələr diferensial tənliklərin həllində, funksiyanın hədd
qiymətinin tapılmasında, idarəetmə sistemlərinin dinamikasının və
dayaməqləğının tədqiqində, siqnalların spektral analizində (Furye çevirməsi),
kütləvi xidmət nəzərəyyəsində və müxtəlif mühəndis məsələlərində istifadə
olunur.
9.5.1. Laplas çevirməsi
Avtomatik tənzimləmə sistemlərinin tədqiqini və layihələndirilməsini
asanlaşdırmaq məqsədi ilə element və qurğuların dinamika tənliklərini giriş,
vəziyyət və çıxış dəyişənlərinin orginalları (zaman funksiyaları) vasitəsi ilə
deyil, onların təsvirlərinin köməyi ilə ifadə edirlər. Belə yazılış xətti sistemlərin
diferensial tənlikləri vasitəsilə yazılışını cəbri tənliklər ilə əvəz etməyə imkan
verir. Təsvirlərin təyin olunmasının riyazi əsası kimi Laplas çevirməsindən
istifadə olunur.
Əgər original
)
t
(
x
zamanın t<0 halında x(t)=0 şərtini ödəyən funksiyadırsa,
onda bu funksiyanın Laplas təsviri X(s) aşağıdakı inteqral ilə təyin olunur:
235
0
st
dt
e
)
t
(
x
)
s
(
X
)
t
(
x
L
, (9.1)
burada s=c+j
- kompleks dəyişən kəmiyyət; c,
=const; L – düz Laplas
çevirməsinin simvoludur.
c=Re s kəmiyyəti elə seçilməlidir ki, (əgər bu mümkündürsə) inteqralın
yığılması təmin olunsun.
Funksiyanın originalını onun təsviri əsasında tapmaq üçün isə tərs Laplas
çevirməsindən istifadə edilir:
j
c
j
c
st
1
ds
e
)
s
(
X
j
2
1
)
t
(
x
)
s
(
X
L
, (9.2)
burada L
-1
– tərs Laplas çevirməsinin simvoludur.
Avtomatik tənzimləmədə sistemləri tezlik oblastında yazmaq üçün s=j
və
=
qəbul edirlər. Burada
- tezlikdir. Belə əvəzləmənin mümkünlüyü və
konstruktivliyi avtomatik tənzimləmə nəzəriyyəsində tezlik üsüllarının
meydana çıxmasına səbəb oldu və tənzimləmə sistemlərinin (obyektlərinin)
tezlik xarakteristikalarını, dayanıqlığını, keyfiyyətini və s. çox asanlıqla təyin
etməyə imkan verdi.
Yığılma oblastı c=0 nöqtəsini əhatə edirsə, qeyri-periodik funksiyalar üçün
Laplas və Furye çevirmələri eynidir. Furye çevirməsini almaq üçün Laplas
çevirməsində s=j
əvəzləməsi etmək lazımdır.
Sonrakı yazılışlarda təsvirləri uyğun originalların böyük hərfləri ilə işarə
edəcəyik. Məsələn, g(t), u(t), f(t), y(t) – originallar, G(s), U(s), F(s), Y(s) isə
uyğun təsvirlərdir.
0> Dostları ilə paylaş: |