matlab求解方程和多元函数方程组
时间：2024-03-26 11:15:46 来源：网络cs 作者：峨乐 栏目：建站工具 阅读：
一般形式 S=solve(eqns,vars,Name,Value) ，其中：
eqns是需要求解的方程组；
vars是需要求解的变量；
Name-Value对用于指定求解的属性（一般用不到）；
S是结果，对应于vars中变量；
单个方程求解方程：sin(x)=1
代码：
syms x; %定义x是一个未知量eqn=sin(x)==1; % 定义方程，eqn只是一个代号，代表sin(x)==1solX=solve(eqn,x) % 求方程eqn中的x，放入solX中结果：
说明： MATLAB定义方程用的是 == 符号，就是这样规定的哈。
注意： 细心的同学应该发现了，本例的解实际上应该是 pi/2+2k*pi ，怎么得到呢？
添加Name-Value对即可解决，输入以下代码：
syms x; %定义x是一个未知量eqn=sin(x)==1; % 定义方程，eqn只是一个代号，代表sin(x)==1[solX,params,cond]=solve(eqn,x,'ReturnConditions',true) % 求方程eqn中x的所有解，放入solX中,params是参数，cond存储参数性质得到理想结果：
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MATLAB 中求解方程和多元方程组可以使用 solve 函数。在求解方程时，需要将方程转化为形如 f ( x ) = 0 f(x) = 0 f(x)=0 的函数形式，并进行输入。在求解多元方程组时，则需要将多个方程构成一个向量形式。
举一个简单的例子，假设我们要求解以下一元二次方程：
3 x 2 − 4 x + 2 = 0 3 x^2 - 4x + 2 = 0 3x2−4x+2=0
通过将方程移项可得到：
f ( x ) = 3 x 2 − 4 x + 2 = 0 f(x) = 3 x^2 - 4x + 2 = 0 f(x)=3x2−4x+2=0
我们可以直接将这个 f ( x ) f(x) f(x) 函数输入 solve 函数进行求解：
% 定义方程syms x;eqn = 3*x^2 - 4*x + 2 == 0;% 求解方程sol = solve(eqn,x);% 输出结果disp(sol);运行程序后，会输出方程的解：
sol = 2^(1/2)/3 + 4/3 -2^(1/2)/3 + 4/3其中，最后一行输出了方程的两个根。
除此之外，在求解多元方程组时，也可以使用 solve 函数。例如，假设我们要求解以下多元方程组：
{ 2 x + y − z = 1 x − y + z = 2 x + 2 y − 3 z = − 1 \begin{cases} 2x + y - z = 1 \\ x - y + z = 2 \\ x + 2y - 3z = -1 \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧2x+y−z=1x−y+z=2x+2y−3z=−1
将方程组中的每个方程写成形如 f ( x 1 , x 2 , x 3 ) = 0 f(x_1,x_2,x_3) = 0 f(x1,x2,x3)=0 的函数形式，并输入 solve 函数进行求解即可：
% 定义方程组syms x y z;eqn1 = 2*x + y - z == 1;eqn2 = x - y + z == 2;eqn3 = x + 2*y - 3*z == -1;% 求解方程组[solx, soly, solz] = solve(eqn1, eqn2, eqn3, x, y, z);% 输出结果disp(solx);disp(soly);disp(solz);运行程序后，会输出方程组的三个变量的解。
需要注意的是，在使用 solve 函数时，需要将待求解的未知变量标记为符号类型 sym。同时，对于非线性方程或多元方程组， solve 函数可能无法找到精确解或者找到所有实数根，因此需要根据具体问题进行分析。
除了 solve 函数外，Matlab 中还提供了一些其他函数来求解方程和多元方程组。以下是一些常用的函数：
fzero：用于求解一个非线性方程 f ( x ) = 0 f(x) = 0 f(x)=0 的根。fsolve：用于求解一个多变量非线性方程组 F ( x 1 , x 2 , . . . , x n ) = 0 F(x_1, x_2,...,x_n) = 0 F(x1,x2,...,xn)=0 的解。vpasolve：用于求解含有符号变量的方程或方程组的解，例如解析方程或微分方程等。 这些函数在用法上略有不同，但都可以解决方程和多元方程组的问题。下面以 fsolve 函数为例进行说明。
假设我们需要解以下的非线性方程组：
{ e y + x − 10 = 0 x sin ( y ) + y − 3 = 0 \begin{cases} e^y + x - 10 = 0 \\ x \sin(y) + y - 3 = 0 \end{cases} {ey+x−10=0xsin(y)+y−3=0
我们可以使用 fsolve 函数来求解该方程组的解。首先需要定义一个匿名函数，输入变量为一个列向量 x = [ x 1 , x 2 ] x = [x_1,x_2] x=[x1,x2]，输出变量为一个列向量 F = [ f 1 ( x 1 , x 2 ) , f 2 ( x 1 , x 2 ) ] F = [f_1(x_1,x_2),f_2(x_1,x_2)] F=[f1(x1,x2),f2(x1,x2)]，即方程的左侧与右侧求差值的结果。
% 定义匿名函数fun = @(x)[exp(x(2)) + x(1) - 10; x(1)*sin(x(2)) + x(2) - 3];% 定义初值x0 = [0;0];% 求解方程组[x,fval,exitflag] = fsolve(fun, x0);其中，fun 函数定义了方程组的左侧和右侧之间的差值，x0 是变量的一个初值， fsolve 函数将通过迭代来寻找合适的解。结果包括求解出来的变量值 x，方程组的残差 fval 和退出标志 exitflag。查阅文档可以了解各个退出标志的含义。
需要注意的是，对于非线性方程或多元方程组的求解，可能会出现无法求解或求解不唯一的情况，因此需要根据具体问题进行分析。
除了 fsolve 函数外，Matlab 中还提供了一些其他求解方程和多元方程组的函数。以下是一些常用的函数：
roots：求解一个多项式方程 f ( x ) = ∑ i = 0 n a i x i f(x) = \sum_{i=0}^n a_i x^i f(x)=∑i=0naixi 的根。polyfit 和 polyval 组合：用于拟合数据，并返回相应的多项式系数。ode45：求解常微分方程问题。 这些函数的使用方法和注意事项可以在 Matlab 官方文档中查看。需要注意的是，在求解各种类型的方程和多元方程组时，需要综合考虑模型的适用性、精度与效率等因素，以得到最好的结果。
带未知参数的方程方程： ax²+bx+c=0
代码：
syms x a b c; %定义x a b c是未知量eqn=a*x^2+b*x+c==0;% 定义方程solX=solve(eqn,x) % 解方程结果：
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说明： 这里就简单的把未知参数用syms声明就可以了。
方程：
代码：
syms u v; % 定义u v 是未知量eqns=[2*u+v==0,u-v==1]; % 定义方程组vars=[u,v]; % 定义求解的未知量[solU,solV]=solve(eqns,vars) % 求解eqns中的vars未知量，分别存储sol=solve(eqns,vars); % 求解eqns中的vars未知量，以结构体的形式存储到sol中solU1=sol.u % 从sol结构体中取出变量u的解solV1=sol.v % 从sol结构体中取出变量v的解结果：
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说明： 本例中有两个求解的变量，有两种存储方式，已在代码中介绍。
数值近似解方程： sin(x)==x²-1
代码：
syms x; % 定义x是未知量fplot(sin(x),[-2,2]); % 绘制y=sin(x)的图像hold on; fplot(x^2-1,[-2,2]); % 绘制y=x^2-1的图像hold off;eqn=sin(x)==x^2-1; % 定义方程solX=solve(eqn,x) % 直接求解，返回其找到的第一个数值近似解solX1=vpasolve(eqn,x,[0,2]) % vpa求解，返回其在范围[0,2]内找到的第一个数值近似解结果：
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说明： 此例中无法求得精确解，slove会返回求得的第一个数值近似解，vpasolve可以返回指定范围内第一个近似解
无解的情况方程：
代码：
syms x; % 定义x是未知量eqn=[3*x+2==0,3*x+1==0]; % 定义函数solX=solve(eqn,x) % 求解结果：
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