MATLAB在复变函数中的一些应用修改后的

《MATLAB语言》课程论文

MATLAB在复变函数中的一些应用

姓名：刘乐

学号：12013241953

专业：通信工程

班级：2013级通信2班

指导老师：朱瑜红

学院：物理电气性息学院

完成日期：2013年11月9日

MATLAB在复变函数中的一些应用

(刘乐 12013241953 2013级通信2班)

【摘要】MATLAB是目前应用最广泛的工程计算软件之一.本文利用MATLAB强大的数值计算和绘图功能,将复变函数论中的一些典型实例实现了计算机的数据自动计算和可视化.从而使抽象、繁杂的内容

具体化、简单化.

【关键词】复变函数 MATLAB 可视化

一、问题提出

复变函数[1]理论诞生于18世纪,欧拉、达朗贝尔、拉普拉斯等都是这门学科的创建者.19

世纪，通过柯西、黎曼、维尔斯特拉斯等一些著名学者的大量奠基性工作,这门学科得到了全面发展.复变函数理论这个新的数学分支被公认是19世纪最丰饶的数学分支和抽象科学中最和谐的理论之一.20世纪初，复变函数理论又有了进一步的进展,开拓了复变函数理论更广阔的研究领域，复变函数的理论和方法在数学、自然科学和工程技术中有着广泛应用.

MATLAB[2]语言是当今国际上科学界(尤其是自动控制领域)最具影响力,也是最有活力

的软件之一.它起源于矩阵运算,并已经发展成一种高度集成的计算机语言.它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能. MATLAB是一种具有强大数值计算、分析和图形处理功能的科学计算语言,其应用领域极为广泛,而且操作简单、代码少、效率高,有人称为第四代程序设计语言.

MATLAB越来越多的应用在复变函数领域中.利用MATLAB求解可以简化对求复数的导数、极限、积分、n次方根、留数和级数展开等的一些基本计算详见文献[3-11].但是,在分析一些复变函数性质的时候,利用MATLAB的计算功能不一定直观、明了.因此,可以利用MATLAB

的时候,工作量随之增加.利用MATLAB强大的矩阵运算功能可以把这些问题得到很好的解决.

利用简单的MATLAB语句：real()、imag()、angle()、abs()、conj()可直接求出该复数的实部、虚部、辐角、模与共轭复数.

解：在MATLAB命令窗口输入如下复数矩阵：

>> A=[i^10+i^3+i+12 ((3+i)^2*(1+i)^2)/((5+i)^3*(2+i)^4) 3-2*i i^2012

log((5+i)^(1/2)+i)]

A =11.0000 0.0059 - 0.0014i 3.0000 - 2.0000i 1.0000 0.9393 + 0.4983i

>> real(A) %复数矩阵A的实部

ans = 11.0000 0.0059 3.0000 1.0000 0.9393

>> imag(A) %复数矩阵A的虚部

ans = 0 -0.0014 -2.0000 0 0.4983

>> angle(A) %复数矩阵A的辐角

ans = 0 -0.2325 -0.5880 0 0.4877

>> abs(A) %复数矩阵A的模

ans = 11.0000 0.0060 3.6056 1.0000 1.0632

>> conj(A) %复数矩阵A的共轭复数

2sin )33

i + 1=

利用MATLAB 来计算： >> (-8)^(1/3)

ans = %默认的结果变量

1.0000 + 1.7321i 可见,对于多值函数,MATLAB 仅仅对其主值(k=0时)进行计算.

2、复变函数的微积分

的极限问题,再讨论这两个二元实变函数的极限问题.但对于多数复变函数而言,写出它的实部和虚部比较复杂,比如：例(a)中用泰勒展开式证明的时候就比较复杂.下面我们利用

>> f2=int(f2*diff(z),t,0,2*pi) f2 =

-481/62500000*pi+1917/62500000*i*pi f2 =

-2.4178e-005 +9.6359e-005i

3、复变函数方程求解

利用MATLAB 符号数学工具箱提供的命令solve 求解方程,solve 函数的适应性很强大.但是我们在用solve 求解方程时得到的精确表达式显得不是很直观.

例8 求下列方程的根.

(a)432ln(23)10z z z +++=; (b)cos()1/2z i +=.

分析：可调用MATLAB 的内部函数solve 进行求解. 解：MATLAB 程序如下：

>> solve('log(z^4+2*z^3+z^2+3)=10') %solve 表示对方程求根 ans =

-1/2+1/2*(1+4*(exp(10)-3)^(1/2))^(1/2) -1/2-1/2*(1+4*(exp(10)-3)^(1/2))^(1/2) -1/2+1/2*i*(-1+4*(exp(10)-3)^(1/2))^(1/2) -1/2-1/2*i*(-1+4*(exp(10)-3)^(1/2))^(1/2) >> solve('cos(z+i)=1/2') ans =

-i+1/3*pi

4、留数的计算

留数在复变函数中占有很重要的地位,比如积分计算可以转化为先求被积函数的留数,再利用留数定理求被积函数的积分.但是我们在求某些留数的时候显得很难.我们用下面方法来求留数.

(1).通过求极限的方法计算留数.如果已知孤立奇点0z 和阶数n ,那么在MATLAB 中计算函数的留数只需利用到下面的命令即可求得：

R=limit(F*(z-z0),z,z0) %单奇点的留数

R=limit(diff(F*(z- z0)^n,z,n- 1)/prod(1:n-1),z,z0) %n 阶奇点的留数详见文献[13].

例9 求函数4

1

()()

f z z z i =

-在孤立奇点处的留数. 分析:由原函数41

()()

f z z z i =

-可知,0z =是四阶极点,z i =是一阶极点.

解：由MATLAB 命令可求出这两个奇点的留数： >> syms z

>> f=1/((z^4)*(z-i));

>> R1=limit(diff(f*(z-0)^4,z,3)/prod(1:3),z,0) R1 = %原函数0z =处的留数 -1

>> R2=limit(f*(z-i),z,i) R2 = %原函数z i =处的留数

分析：其中要用到的留数函数命令[,][,]r p residue a b =:r 表示函数返回的是留数,p 表示极点，a ，b 分别是()f z 分子多项式和分母多项式的系数矩阵.如果没有重根,留数返回到r ,极点返回到p (见文献[14]).很显然函数43

1

()235z f z z z z

+=

++没有重根. 解：MATLAB 程序如下：

>> [r,p]=residue([1,1],[2,3,0,5,0]) r = %所求函数的留数 0.0386 -0.1193 - 0.0705i -0.1193 + 0.0705i 0.2000 p = %所求函数的极点 -2.0786 0.2893 + 1.0578i 0.2893 - 1.0578i 0

可见,当没有重根的时候,我们只需要输入一个函数命令就可以把留数,极点都可以计算出来.

5、泰勒级数展开

Taylor 级数展开在复变函数中有很重要的地位.对于某些解析函数,Taylor 展开通常采用直接求Taylor 系数、逐项求导、逐项积分和级数等.这时不仅计算工作繁杂,而且仅能得到的展式的有限项.Taylor 展开的结果令我们不满意.利用MATLAB 命令我们可以求函数指定点的泰勒展开式.

例11 求下列函数在原点处的泰勒展开式.

cos z ；sin z ；1z

e z

-.

k (k C )点展开，我们可以根据需要展开前多少项.

解：MATLAB 程序如下： >> syms z

>> taylor(sin(z),8,z,0) %展开级数的前8项 ans =

z-1/6*z^3+1/120*z^5-1/5040*z^7

>> taylor(cos(z),10,z,0) %展开级数的前10项 ans =

1-1/2*z^2+1/24*z^4-1/720*z^6+1/40320*z^8 >> syms z

>> taylor(exp(z)/(1-z),5,z,0) %展开级数的前5项 ans =

1+2*z+5/2*z^2+8/3*z^3+65/24*z^4

三、复变函数的图形

1、三角函数的图像

MATLAB 除了能进行符号运算和数值运算之外,还有非常强大的图形处理能力.利用MATLAB 这个强大的能力可以将复变函数以图形化的形式显示出来,以便于我们加深对复变-25

-20

-15

-10-505101520254

-25

-20

-15-10-50510152025

红河学院本科毕业论文(设计)

5

-6

-4

-2

2

4

6

-0.5

-0.4-0.3

-0.2-0.100.10.2

0.3

0.4

0.5 ()z 虚部数值大小由图不同的颜色处表示不同的函数值相相同的颜色处对应相同的函数值的实部和虚部在区域中都可以大于它们的模的数值也可以大于

图3-5

图3-6

可以看出函数3()f z z =是一个单值函数,我们在阴影部分任取一点)与之对应.从图3-6可以看出15

()f z z =是一个五值函数

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

1

-2.5-2

-1.5

-1

-0.5

ln =如图中我们画出了它的6个单值解析分支中我们画出了其中一个单值解析分支z e 的图像

5

-100-80-60-40

-20

020406080

100-100

-80-60

-40-20

020

4060

80100

是单值函数x e >不一定成立.从中我们可以看出复变函数中中一些常见且重要的基本问题进行求解.从中可以看出,利用MATLAB 求解这些问题具有规范、简洁、灵活等特点，大大简化了复变函数问题的求解过程,对求解一些较为复杂的复变函数问题有很大的帮助.

其次,本文第三章主要利用MATLAB 高质量的作图功能把三角函数、幂函数、对数函数、指数函数等作图,再根据图形对这些函数进行分析.从中可以看出,利用MATLAB 这一特点可以使抽象、繁杂的复变函数问题变得更直观、简单、具体；对于理解和掌握复变函数的理论知识也具有一定的辅助作用.但是一些复积分的计算和解析函数的边值问题还有待我们用MATLAB 来实现.

五、课程体会

经过一学期紧张而有序的课程学习，在忙碌之余也得到了颇多的收获。我深深体会到MATLAB 语言相对于同类程序语言更方便更简洁易懂，较之以往的C 语言,MATLAB 语言可以绘图，而且简单易上手，该语言在以后的学习当中也是必不可少的，是非常实用的一门课程。参考文献

[1] 钟玉泉.复变函数论[M].北京：高等教育出版社,2004:4-251.

[2] 刘卫国.MATLAB 程序设计与应用（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [3] 麻桂英,陈全新.用MATLAB 提供《复变函数》教学质量[J].阴山学刊,2009,23(2):74-76. [4] 张莹.浅谈MATLAB 在复变函数论中的应用［J ］.沈阳教育学院报,2005,7(2):127. [5] 王海英.复变函数共轭可微的又一充要条件及应用[J].吉林师范大学学报(自然科学

版),2008,(2):82-83.

[6] 邱双月.复积分的计算[J].邯郸学院学报,2009,19(3):57-60.

[7] 贺凯.MATLAB 在《复变函数与积分变换》中的应用[J].沙洲职业工学院学

报,2006,9(3):22-24.

复变函数试题与答案

第一章 复数与复变函数 一、 选择题 1．当i i z -+= 11时，5075100z z z ++的值等于（ ） （A ）i （B ）i - （C ）1 （D ）1- 2．设复数z 满足3 )2(π = +z arc ，6 5)2(π = -z arc ，那么=z （ ） （A ）i 31+- （B ）i +-3 （C ）i 2321+- （D ）i 2 123+- 3．复数)2 ( tan πθπ θ<<-=i z 的三角表示式是（ ） （A ）)]2 sin()2 [cos(sec θπ θπθ+++i （B ）)]2 3sin()23[cos(sec θπ θπθ+++i （C ）)]23sin()23[cos(sec θπθπθ+++-i （D ）)]2 sin()2[cos(sec θπ θπθ+++-i 4．若z 为非零复数，则2 2z z -与z z 2的关系是（ ） （A ）z z z z 222≥- （B ）z z z z 22 2=- （C ）z z z z 22 2≤- （D ）不能比较大小 ５．设y x ,为实数，yi x z yi x z +-=++=11,1121且有1221=+z z ，则动点),(y x 的轨迹是（ ） （A ）圆 （B ）椭圆 （C ）双曲线 （D ）抛物线 ６．一个向量顺时针旋转 3 π ，向右平移３个单位，再向下平移１个单位后对应的复数为 i 31-，则原向量对应的复数是（ ） （A ）2 （B ）i 31+ （C ）i -3 （D ）i +3

７．使得2 2 z z =成立的复数z 是（ ） （A ）不存在的 （B ）唯一的 （C ）纯虚数 （D ）实数 ８．设z 为复数，则方程i z z +=+2的解是（ ） （A ）i +- 43 （B ）i +43 （C ）i -4 3 （D ）i --43 ９．满足不等式 2≤+-i z i z 的所有点z 构成的集合是（ ） （A ）有界区域 （B ）无界区域 （C ）有界闭区域 （D ）无界闭区域 10．方程232= -+i z 所代表的曲线是（ ） （A ）中心为i 32-，半径为2的圆周 （B ）中心为i 32+-，半径为２的圆周 （C ）中心为i 32+-，半径为2的圆周 （D ）中心为i 32-，半径为２的圆周 11．下列方程所表示的曲线中，不是圆周的为（ ） （A ） 22 1 =+-z z （B ）433=--+z z （C ） )1(11<=--a az a z （D ）)0(0>=-+++c c a a z a z a z z 12．设,5,32,1)(21i z i z z z f -=+=-=，则=-)(21z z f （ ） （A ）i 44--（B ）i 44+（C ）i 44-（D ）i 44+- 13．0 0) Im()Im(lim 0z z z z x x --→（ ） （A ）等于i （B ）等于i -（C ）等于0（D ）不存在 14．函数),(),()(y x iv y x u z f +=在点000iy x z +=处连续的充要条件是（ ） （A ）),(y x u 在),(00y x 处连续（B ）),(y x v 在),(00y x 处连续 （C ）),(y x u 和),(y x v 在),(00y x 处连续（D ）),(),(y x v y x u +在),(00y x 处连续

(完整版)复变函数知识点梳理解读

第一章:复数与复变函数 这一章主要是解释复数和复变函数的相关概念,大部分内容与实变函数近似,不难理解。 一、复数及其表示法 介绍复数和几种新的表示方法,其实就是把表示形式变来变去,方便和其他的数学知识联系起来。 二、复数的运算 高中知识,加减乘除,乘方开方等。主要是用新的表示方法来解释了运算的几何意义。 三、复数形式的代数方程和平面几何图形 就是把实数替换成复数,因为复数的性质,所以平面图形的方程式二元的。 四、复数域的几何模型——复球面 将复平面上的点,一一映射到球面上,意义是扩充了复数域和复平面,就是多了一个无穷远点,现在还不知道有什么意义,猜想应该是方便将微积分的思想用到复变函数上。 五、复变函数 不同于实变函数是一个或一组坐标对应一个坐标,复变函数是一组或多组坐标对应一组坐标,所以看起来好像是映射在另一个坐标系里。 六、复变函数的极限和连续性 与实变函数的极限、连续性相同。 第二章:解析函数

这一章主要介绍解析函数这个概念,将实变函数中导数、初等函数等概念移植到复变函数体系中。 一、解析函数的概念 介绍复变函数的导数,类似于实变二元函数的导数,求导法则与实变函数相同。 所谓的解析函数,就是函数处处可导换了个说法,而且只适用于复变函数。而复变函数可以解析的条件就是:μ对x与ν对y的偏微分相等且μ对y和ν对x的偏微分互为相反数,这就是柯西黎曼方程。二、解析函数和调和函数的关系 出现了新的概念:调和函数。就是对同一个未知数的二阶偏导数互为相反数的实变函数。而解析函数的实部函数和虚部函数都是调和函数。而满足柯西黎曼方程的两个调和函数可以组成一个解析函数,而这两个调和函数互为共轭调和函数。 三、初等函数 和实变函数中的初等函数形式一样,但是变量成为复数,所以有一些不同的性质。 第三章:复变函数的积分 这一章,主要是将实变函数的积分问题,在复变函数这个体系里进行了系统的转化,让复变函数有独立的积分体系。但是很多知识都和实变函数的知识是类似的。可以理解为实变函数积分问题的一个兄弟。 一、复积分的概念 复积分就是复变函数的积分,实质是两个实二型线积分。所以应该具有相应的实二型线积分的性质。复积分存在的充分条件是实部函数和虚部函数都连续。 二、柯西积分定理

复变函数与积分变换复习重点2019.12.21

复变函数与积分变换复习要点 第一章 （1）复数x iy +与三角形式(cos sin )r i θθ+互相转换，计算。 参考：第一章试题库 第3, 15,题。 （2）复数开n 次方。 参考：课本P12例1.8 本章试题库 16. 17题。 第二章 （1）可导与解析的关系。调和函数与解析函数的关系 参考：课本P25 26 P30.31 （2）用C-R 方程判断函数在某点处的可导性。课本P27定理2.1. 参考：课本P29例2.4 ，本章试题库 第14.15题 （3）已知解析函数实部u(x)或者v(x),求虚部v(x)或者u(x)。 参考：课本P32例2.6例 2.7 本章试题库第11.12.13题 （4）初等函数中重点：指数函数和对数函数的计算。 参考：课本P37 例2.11 例2.12 例2.13 本章试题库第7.10题 第三章 （1）非解析函数沿着非封闭曲线积分。 参考：课本P48 例3.1； P65 习题三 3.1 试题库第12.13题 （2）解析函数沿着封闭曲线的积分。 参考：课本P58 例3.10 P63例3.12 ； P66 习题三 3.11 试题库第11.14.15题 第四章 （1）级数敛散性判定。 参考：课本P69例4.2 试题库第1.2题 （2）求幂级数得收敛半径。 参考：课本P74 例4.3 试题库第3.4.5.6题 （3）函数在解析区域的洛朗展开式。 参考：课本P84例4.13 P88 习题四4.8题第1.2小题，试题库第11.12.13题 第五章 （1）孤立奇点的分类以及极点的阶数。 参考：课本P90 P91 P92 试题库第1.2.11题 （2）会求孤立奇点处的留数值。 参考：课本P100 例5.18 例5.19 试题库第4.5.6.12题 （3）会用留数定理求函数沿着封闭曲线的积分。 参考：课本P101例5.21 试题库第13题 第八章 （1）单位脉冲函数的性质

MATLAB在自动控制原理中的应用

本论文主要研究如何根据用户要求的性能指标进行自动控制系统的串联校正设计，而此设计又具有很重要的现实意义。对于给定的线性定常系统，我们通常通过加入串联超前、滞后或超前滞后综合校正装置，以达到提高系统的精度和稳定性的目的。本文将给出基于频率特性法串联校正的具体设计方法，同时对该课题中的控制系统模型进行仿真。本设计可实现如下功能：对一个线性定常系统，根据需求的性能指标，通过本设计可给出系统的串联校正网络，从绘制出的各种响应曲线可以直观地将校正前后的系统进行比较，而仿真实例结果也进一步表明了此设计方法有效性和实用性。 关键词：串联校正；根轨迹；频率特性法；MATLAB 1．1研究目的 在实际工程控制中，往往需要设计一个系统并选择适当的参数以满足性能 指标的要求，或对原有系统增加某些必要的元件或环节，使系统能够全面满足 性能指标要求，此类问题就称为系统校正与综合，或称为系统设计。 当被控对象给定后，按照被控对象的工作条件，被控信号应具有的最大速 度和加速度要求等，可以初步选定执行元件的形式、特性和参数。然后，根据 测量精度、抗扰能力、被测信号的物理性质、测量过程中的惯性及非线性度等 因素，选择合适的测量变送元件。在此基础上，设计增益可调的前置放大器与 功率放大器。这些初步选定的元件以及被控对象适当组合起来，使之满足表征 控制精度、阻尼程度和响应速度的性能指标要求。如果通过调整放大器增益后 仍然不能全面满足设计要求的性能指标，就需要在系统中增加一些参数及特性 可按需要改变的校正装置，使系统能够全面满足设计要求，这就是控制系统设 计中的校正问题。系统设计过程是一个反复试探的过程，需要很多经验的积累。MATLAB为系统设计提供了有效手段。 1．2相关研究现状 系统仿真作为一种特殊的实验技术，在20世纪30-90年代的半个多世纪中经历了飞速发展，到今天已经发展成为一种真正的、系统的实验科学。自动控制系统仿真是系统仿真的一个重要分支，它是一门设计自动控制理论、计算机数学、计算机技术、系统辩识以及系统科学的综合性新型学科。它为控制系统的分析、计算、研究、综合设计以及自动控制系统的计算机辅助教学等提供了快速、经济、

复变函数与积分变换试题及答案(10)

复变函数与积分变换试题与答案 一、填空（每题2分） 1．z=i 的三角表示式是： 。指数表示式是 。 2．|z -1|=4在复平面上表示的曲线是一个 。 3．38的全部单根是： ， ， 。 4．函数在f (z )=|z |2在z 平面上是否解析 。 5．设C 是正向圆周|z |=1，积分?c z dz 2 = 。 6．函数2 2 1 )1()(z e z f -=的弧立奇点是 和 ，其中 是极点， 是本性奇点。 7．级数 +++++n z z z 21在|z |<1时的和函数是 。 8．分式线性映射具有 ， ， 。 二、判断题(每题2分，请在题后括号里打“√”或“×”)。 1．零的辐角是零。 （ ） 2．i <2i . （ ） 3．如果f (z )在z 0连续，那么)(0z f '存在。 （ ） 4．如果)(0z f '存在，那f (z )在z 0解析。 （ ） 5．z e e -=2 （ ） 6．解析函数的导函数仍为解析函数 （ ） 7．幂级数的和函数在其收敛圆内解析。 （ ） 8．孤立奇点的留数在该奇点为无穷远点时其值为1--β

9．单位脉冲函数)(t δ与常数1构成一个傅氏变换对。 （ ） 10．共形映射具有保角性和伸缩率的不变性。 （ ） 三、计算题（每题6分） 1．dz z z c ?3sin （其中C 为正向圆周|z|=1） 2．?=?? ? ??-++4||3211z dz z z （积分沿正向圆周进行） 3．dz z ze z z ?=-2||21 （积分沿正向圆周进行） 4．求函数) 2()(1 )(10-+= z i z z f 在无穷远点处的留数 四、求解题（每题6分） 1． 求函数22),(y x y x u -=的共扼调和函数),(y x v 和由它们构成的解析函数 )(z f ，使f （0）=0。 2． 求函数2 ) 1(1 )(z z z f -= 在1|1|0<-

复变函数课后习题答案(全)69272

习题一答案 1．求下列复数的实部、虚部、模、幅角主值及共轭复数： （1） 1 32i + （2） (1)(2) i i i -- （3）13 1 i i i - - （4）821 4 i i i -+- 解：（1） 132 3213 i z i - == + ， 因此： 32 Re, Im 1313 z z ==-， 232 arg arctan, 31313 z z z i ==-=+ （2） 3 (1)(2)1310 i i i z i i i -+ === --- ， 因此， 31 Re, Im 1010 z z =-=， 131 arg arctan, 31010 z z z i π ==-=-- （3） 133335 122 i i i z i i i -- =-=-+= - ， 因此， 35 Re, Im 32 z z ==-， 535 ,arg arctan, 232 i z z z + ==-= （4）821 41413 z i i i i i i =-+-=-+-=-+ 因此，Re1,Im3 z z =-=， arg arctan3,13 z z z i π ==-=-- 2．将下列复数化为三角表达式和指数表达式： （1）i（2 ）1-+（3）(sin cos) r i θθ + （4）(cos sin) r i θθ -（5）1cos sin (02) i θθθπ -+≤≤

解：（1）2 cos sin 2 2 i i i e π π π =+= （2 ）1-+2 3 222(cos sin )233 i i e πππ=+= （3）(sin cos )r i θθ+()2 [cos()sin()]22 i r i re π θππ θθ-=-+-= （4）(cos sin )r i θ θ-[cos()sin()]i r i re θθθ-=-+-= （5）2 1cos sin 2sin 2sin cos 222 i i θ θθ θθ-+=+ 2 2sin [cos sin ]2sin 22 22 i i e πθ θπθ πθ θ ---=+= 3． 求下列各式的值： （1 ）5)i - （2）100100(1)(1)i i ++- （3 ）(1)(cos sin ) (1)(cos sin ) i i i θθθθ-+-- （4） 23(cos5sin 5)(cos3sin 3)i i ????+- （5 （6 解：（1 ）5)i -5[2(cos()sin())]66 i ππ =-+- 5 552(cos()sin()))66 i i ππ =-+-=-+ （2）100 100(1) (1)i i ++-50505051(2)(2)2(2)2i i =+-=-=- （3 ）(1)(cos sin ) (1)(cos sin )i i i θθθθ-+-- 2[cos()sin()](cos sin ) 33)sin()][cos()sin()]44 i i i i ππ θθππ θθ-+-+= -+--+-

实验一、复变函数与特殊函数图形的绘制

实验一、复变函数与特殊函数图形的绘制 一、复变函数图形的绘制 例题：编程绘制出复变函数31/31 ，的图形。 z z , z 解： %experiment1.m close all clear all m=30; r=(0:m)'/m; theta=pi*(-m:m)/m; z=r*exp(i*theta); w=z.^3; blue=0.2; x=real(z); y=imag(z); u=real(w); v=imag(w); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(u)); m=min(min(u)); axis([-1 1 -1 1 m M]) caxis([-1 1]) %%指定颜色值的范围 s=ones(size(z)); subplot(131) mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 hold on surf(x,y,u,v) %%画表面图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('z^3') hold off colormap(hsv(64)) %%画色轴 w=z.^(1/3); x=real(z); y=imag(z); subplot(132) for k=0:2 rho=abs(w);

phi=angle(w)+k*2*pi/3; u=rho.*cos(phi); v=rho.*sin(phi); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(max(M,u))); m=min(min(min(m,u))); surf(x,y,u,v) %%画表面图 axis([-1 1 -1 1 m M]) hold on end s=ones(size(z)); mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('z^{1/3}') colormap(hsv(64)) %%画色轴 w=1./z; w(z==0)=NaN; x=real(z); y=imag(z); u=real(w); v=imag(w); v=v/max(max(abs(v))); %%函数值虚部归一化 M=max(max(max(M,u))); m=min(min(min(m,u))); subplot(133) surf(x,y,u,v) %%画表面图 hold on axis([-1 1 -1 1 m M]) s=ones(size(z)); mesh(x,y,m*s,blue*s) %%画投影图 xlabel('x') ylabel('y') zlabel('u') title('1/z') colormap(hsv(64)) %%画色轴

matlab在机械控制中的应用

Matlab在机械工程控制中的应用 姓名：xxx 学号：2010232 专业：机械制造及其自动化

Matlab在机械工程控制中的应用 摘要：MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 一、机械工程控制简介 机械控制工程是研究控制论在机械工程中应用的科学。它是一门跨控制论和机械工程的边缘学科。随着工业生产和科学技术的不断向前发展，机械工程控制论这门新兴学科越来越为人们所重视。他不仅满足今天自动化技术高度发展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密相关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技的发展和工业生产的实际需要。 1.1机械工程控制论的研究对象与任务 机械工程控制论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械控制路是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也就是研究机械工程广义系统在一定的外界条件下，从系统的一定初始条件出发，所经历有内部的固有属性所决定的整个动态历程。就系统及其输入、输出三者之间动态关系而言，机械工程控制论的任务主要研究一下几方面的为题： （1）当系统已定，输入已知时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关为题，称系统分析。 （2）当系统已定，系统的输出也已给定是，要确定系统的输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优控制。 （3）当输入已知输出也一给定时，要确定系统，使其可能符合给定的最佳要求，称最优设计。 （4）当输入和输出均已知时，求系统的结构参数，即建立系统的数学模型，称系统的便是或系统识别。 （5）当系统已定输出已知时，要识别输出输出输入的有关信息，成滤波与预测。

MATLAB绘图功能大全

Matlab绘图 强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab 还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一、二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 （一）绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法

plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x 坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线： >> t=-pi:pi/100:pi; >> x=t.*cos(3*t); >> y=t.*sin(t).*sin(t); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。

MATLAB在复变函数与积分变换里的应用

MATLAB在复变函数与积分变换里的应用 目录 1复数的生成 (1) 2 复常数的运算 (1) 2.1—2.3 求复数的实部、虚部、模、幅角、共轭复数 (1) 2.4—2..8两个复数之间进行乘除法运算、幂运算、指数对数运算及方程求根 (2) 2..9MA TLAB极坐标绘图 (6) 3 泰勒级数的展开 (3) 4 留数计算和有理函数的部分分式展开 (4) 4.1 留数计算 (4) 4.2 有理函数的部分分式展开 (5) 5 Fourier变换及其逆变换 (6) 6 Laplace变换及其逆变换由拉普拉斯曲面图观察频域与复频域的关系 (7) 参考文献 (10)

复变函数与积分变换理论性较强,又是解决实际问题的强有力的工具. 本文利用MATLAB讨论了复变函数与积分变换中的复数运算、泰勒级数的展开、留数、有理函数展开、Fourier 变换、Laplace变换和图形绘制等几个问题.可以使用MATLAB来进行复变函数的各种运算，还可以使用matlab进行Taylor级数展开以及Laplace变换和Fourier变换。 1.复数的生成 复数的生成有两种形式。 a: z=a+b*i example1:>> z=2+3*i z = 2.0000 + 3.0000i b: z=r*exp(i*theta) example2: >> z=2*exp(i*30) z = 0.3085 - 1.9761i 2.复数的运算 2.1、复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real和imag实现。 调用形式 real(x)返回复数的实部 imag(x)返回复数的虚部 example3: >> z=4+5*i; >> real(z) ans = 4 >> imag(z) ans = 5

复变函数基本定义(2020年10月整理).pdf

定义 邻域－定义1.1点的邻域指： 聚点、内点、孤立点－定义1.2给定点集，及点。称为的聚点或极限点指：的任一邻域内都有的无穷多个点。若，但非的聚点，则称为的孤立点; 若，又非的聚点，则称为的外点。若有一邻域全含于内，则称为的内点。若的任一邻域内，同时有属于和不属于的点，则称为的边界点。边界点的全体称为的边界。记作。 开集、闭集－定义1.3若点集的每个聚点都属于，则称为闭集；若点集的点皆为内点，则称为开集。 有界性－定义1.4点集称为有界集，若使有。 区域－定义1.5非空开集称为区域，若是连通的，即：中任意两点可用全在中的折线连接。 闭域－定义1.6区域加上它的边界称为闭域，记为：。 约当曲线－定义1.7设是实变数的两个实函数，在闭区间上连续，则由方程 所决定的点集，称为复平面上的一条连续曲线。上式称为的参数方程分别称为的起点和终点。

单连通区域－定义1.8设为复平面上的区域，若在内无论怎样划简单闭曲线，其内部仍全含于，则称为单连通区域；非单连通区域称为多连通区域。 复变函数－定义1.9设为一复数集，若对内每一复数，有唯一确定的复数与之对应，则称在上确定了一个单值函数。若对内每一复数，有几个或无穷多个与之对应，则称在上确定了一个多值函数。 复变函数的极限－定义1.10设，为的聚点。若存在一复数，使，，只要，就有 则称沿于有极限，并记为。 连续函数－定义1.11设子点集上有定义，为的聚点，且。若 即对任给的，，只要，，就有 则称沿于连续。 复球面复平面加上点后称为扩充复平面，与它对应的就是整个球面，称为复球面。 无穷远点考虑平面上一个以原点为心的圆周，在球面上对应的也是一个圆周。当圆周的半径越大时，圆周就越趋北极。北极可以看成是与平面上的一个模为无穷大的假想点相对应，这个假想点称为无穷远点，并记为。 主要定理 约当定理－定理 1.1任一简单闭曲线将平面唯一地划分成三个点集且满足

Matlab在复变函数中应用解读

Matlab在复变函数中应用 数学实验（一） 华中科技大学数学系 二○○一年十月

MATLAB在复变函数中的应用 复变函数的运算是实变函数运算的一种延伸，但由于其自身的一些特殊的性质而显得不同，特别是当它引进了“留数”的概念，且在引入了Taylor级数展开Laplace 变换和Fourier变换之后而使其显得更为重要了。 使用MATLAB来进行复变函数的各种运算；介绍留数的概念及MAT–LAB的实现；介绍在复变函数中有重要应用的Taylor展开（Laurent展开Laplace变换和Fourier变换）。 1 复数和复矩阵的生成 在MATLAB中，复数单位为)1 j i，其值在工作空间中都显示为 =sq rt = (- 0+。 .1 i 0000 1.1 复数的生成 复数可由i z+ =。 a =语句生成，也可简写成bi a z* + b 另一种生成复数的语句是) exp(i theta r =，也可简写成) =， z* exp(theta * i r z* 其中theta为复数辐角的弧度值，r为复数的模。 1.2 创建复矩阵 创建复矩阵的方法有两种。 （1）如同一般的矩阵一样以前面介绍的几种方式输入矩阵 例如：)] i A* * i i = + 3[i * - + * , ), 23 5 33 6 exp( 2 3 , exp( 9 （2）可将实、虚矩阵分开创建，再写成和的形式 例如： )2,3( re=； rand im=； )2,3( rand

im i re com *+= ] 5466.07271.05681.02897.07027.05341.08385.03420.03704.03412.03093.06602.0[i i i i i i com ++++++= 注意 实、虚矩阵应大小相同。 2 复数的运算 1．复数的实部和虚部 复数的实部和虚部的提取可由函数real 和imag 实现。 调用形式 )(x real 返回复数x 的实部 )(x imag 返回复数x 的虚部 2．共轭复数 复数的共轭可由函数conj 实现。 调用形式 )(x conj 返回复数x 的共轭复数 3．复数的模和辐角 复数的模和辐角的求解由功能函数abs 和angle 实现。 调用形式 )(x abs 复数x 的模 )(x angle 复数x 的辐角 例：求下列复数的实部与虚部、共轭复数、模与辐角 （1） i 231 + （2）i i i --131 （3）i i i 2)52)(43(-+ （4）i i i +-2184 由MATLAB 输入如下：

Matlab在自动控制中的应用教学内容

M a t l a b在自动控制中 的应用

MATLAB在控制理论中的应用 摘要：为解决控制理论计算复杂问题，引入了MATLAB。以经典控制理论和现代控制理论中遇到的一些问题为具体实例，通过对比的手法，说明了MATLAB在控制理论应用中能节省大量的计算工作量，提高解题效率。 引言：现代控制理论是自动化专业一门重要的专业基础课程，内容抽象，且计算量大，难以理解，不易掌握。采用MATLAB软件计算现代控制理论中的问题可以很好的解决这些问题。自动控制理论分为经典控制理论和现代控制理论，在控制理论学习中，经常要进行大量的计算。这些工作如果用传统方法完成，将显得效率不高，额误差较大。因此。引用一种借助于计算机的高级语言来代替传统方法就显得十分必要。MATLAB集科学计算，可视化，程序设计于一体，对问题的描述与求解较为方便，在控制理论的学习中是一种备受欢迎的软件。 MATLAB简介：MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 1、MATLAB在系统的传递函数和状态空间模型之间的相互转换的应用：例1：求以下状态空间模型所表示系统的传递函数： 解：执行以下的M-文件：

用matlab绘制的漂亮图形

用matlab绘制的漂亮图形 1.不同坐标系下的图形对比 theta=0:pi/20:4*pi; phi= theta.^2- theta; [t,p]=meshgrid(theta,phi); r=t.*p; subplot(1,2,1);mesh(t,p,r); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); [x,y,z]=sph2cart(t,p,r); subplot(1,2,2);mesh(x,y,z); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); 2.球曲面的法线 [x,y,z]=sphere; Surfnorm(x,y,z)

3. x=rand(100,1)*16-8; y=rand(100,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),33); ylin=linspace(min(y),max(y),33); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,’r’,’MarkerSize’,15)

x=rand(1000,1)*16-8; y=rand(1000,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),99); ylin=linspace(min(y),max(y),99); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,'r','MarkerSize',30);

实验2matlab绘图操作

实验2 Matlab 绘图操作 实验目的： 掌握绘制二维图形的常用函数； 掌握绘制三维图形的常用函数； 掌握绘制图形的辅助操作。 实验内容： 设sin .cos x y x x ?? =+??+? ?23051，在x=0~2π区间取101点，绘制函数的曲线。 已知： y x =2 1，cos()y x =22，y y y =?312，完成下列操作： 在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线； 以子图形式绘制三条曲线； 分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。 3. 已知：ln(x x e y x x ?+≤??=??+>??2 0102 ，在x -≤≤55区间绘制函数曲线。 4. 绘制极坐标曲线sin()a b n ρθ=+，并分析参数a 、b 、n 对曲线形状的影响。 5．在xy 平面内选择区域[][],,-?-8888 ，绘制函数z = 6. 用plot 函数绘制下面分段函数的曲线。 ,(),,x x f x x x x ?++>? ==??+-> x=(0:2*pi/100:2*pi);

>> y=+3*sin(x)/(1+x.^2))*cos(x); >> plot(x,y) 2.已知： y x =2 1，cos()y x =22，y y y =?312，完成下列操作： （1）在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线； >> x= linspace(0, 2*pi, 101); >> y1=x.*x; >> y2=cos(2x); >> y3=y1.*y2; plot(x,y1,'r:',x,y2,'b',x,y3, 'ko') （2）以子图形式绘制三条曲线； >> subplot(2,2,1),plot(x,y1) subplot(2,2,2),plot(x,y2) subplot(2,2,3),plot(x,y3)

MATLAB在控制系统中应用

MATLAB在控制系统中应用 部门： xxx 时间： xxx 制作人：xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行修改

MATLAB在控制系统中的应用 [摘要]：MATLAB具有编程简单直观,开放性强等优点，能有效提高 控制系统的工作效率，是控制系统中一种很好的工具。MATLAB 除了 传统的交互式编程之外，还提供丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、 数据处理、方便的Windows 编程等便利工具，出现了各种以MATLAB 为基础的实用工具箱, 广泛地应用于自动控制、图像信号处理、生 物医学工程、语音处理、雷达工程、信号分析、振动理论、时序分 析与建模、化学统计学、优化设计等领域。并显现出一般高级语言 难以比拟的优势。 关键词：MATLAB 应用软件；控制系统设计；离散系统设计；仿 真；应用 一、控制系统的主要内容 <1）线性控制系统的数学模型 目前大部分控制系统分析设计的算法都需要假设系统的模型已知，而获得数学模型有两种方法：其一是从已知的物理规律出发，用数学推导的方法建立起系统的数学模型，另外一种方法是由实验数据拟合系统的数学模型。一般线性系统控制理论科学和研究中，经常将控制系统分为连续系统和离散系统，描述线性连续系统常用的描述方式是传递函数和状态方程，相应地离散系统可以用离散传递函数和离散状态方程表示。除了这两种描述方法以外，还常用零极点形式来表示连续线性系统模型。b5E2RGbCAP <2）线性系统的传递函数模型

连续动态系统一般是由微分方程来描述的，而线性系统又是以线性常微分方程来描述的。当系统用传递函数表示如下所示时：p1EanqFDPw 在MATLAB 中可以分别表示完分子和分母多项式后，再利用控制系统工具箱的tf<）函数就可以用一个变量表示传递函数G ：DXDiTa9E3d >>];,,...,,[121+=m m b b b b num ]; ,,,...,,[132,1+=n n a a a a a den );,(den num tf G = <3）线性系统的状态方程模型 当系统是用状态方程描述时，MATLAB 要用到另一种表示函数的方法，例如系统用状态方程的表示如下所示： )()()(t Bu t Ax t x += )()()(t D t Cx t y += 此系统的状态方程模型可以用下面的语句直接建立起来：),,,(D C B A ss G = <4）线性系统的零极点模型 零极点模型实际上是传递函数的另一种表现形式，对原系统传递函数的分子和分母分别进行分解因式处理，则可得到系统的零极点模型为RTCrpUDGiT ))...()(() )...()(()(2121n m p s p s p s z s z s z s K s G ------= 在MATLAB 下表示零极点模型的方法很简单，先用向量的形式输入系统的零点和极点，然后调用zpk<）函数就可以输入这个零极点模型了。5PCzVD7HxA ]; ;...;;[21m z z z z =>> ]; ;...;;[21n p p p p = 1 231211 121......)(+--+-+++++++++=n n n n n m m m m a s a s a s a s a b s b s b s b s G

matlab在机械控制中的应用

matlab在机械控制中的应用 姓名：xxx 学号：2010232 专业：机械制造及其自动化 Matlab在机械工程操纵中的应用 摘要：MATLAB是由美国mathworks公司公布的要紧面对科学运算、可视化以及交互式程序设计的高科技运算环境。它将数值分析、矩阵运算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值运算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在专门大程度上摆

脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学运算软件的先进水平。 一、机械工程操纵简介 机械操纵工程是研究操纵论在机械工程中应用的科学。它是一门跨操纵论和机械工程的边缘学科。随着工业生产和科学技术的持续向前进展，机械工程操纵论这门新兴学科越来越为人们所重视。他不仅满足今天自动化技术高度进展的需要，同时也与信息科学和系统科学紧密有关，更重要的是它提供了辩证的系统分析方法，即不但从局部，而且从整体上认识和分析机械系统，改进和完善机械系统，以满足科技的进展和工业生产的实际需要。 机械工程操纵论的研究对象与任务 机械工程操纵论的研究对象是机械工程技术中广义系统的动力学咨询题。具体地讲，机械操纵路是研究系统及其输入、输出三者之间的动态关系，也确实是研究机械工程广义系统在一定的外界条件下，从系统的一定初始条件动身，所经历有内部的固有属性所决定的整个动态历程。就系统及其输入、输出三者之间动态关系而言，机械工程操纵论的任务要紧研究一下几方面的为题： （1）当系统已定，输入已知时，求出系统的输出（响应），并通过输出来研究系统本身的有关为题，称系统分析。 （2）当系统已定，系统的输出也已给定是，要确定系统的输出尽可能符合给定的最佳要求，称系统的最优操纵。 （3）当输入已知输出也一给定时，要确定系统，使其可能符合给定的最佳要求，称最优设计。 （4）当输入和输出均已知时，求系统的结构参数，即建立系统的数学模型，称系统的便是或系统识不。 （5）当系统已定输出已知时，要识不输出输出输入的有关信息，成滤波与推测。 1.2操纵系统的工作原理与组成

复变函数考试试卷10

10 一、 填空(每题2分，共20分) ⒈函数f(z)在z=z 0处解析是指 。 ⒉开集要在满足条件 下才能称为区域。 ⒊4 π - =z 为函数 z z cos sin 1 +奇点中的_____________。 ⒋Ln )2(-=______________________________________。 ⒌方程2z 4 +z 3 +z 2+30=0在单位圆内有_________个根。 ⒍ ?==-22)1(1 z dz z _____________。 7. 0=z 为2 1 )(-= z z f 的 阶零点。 8. 在点z 不满足柯西黎曼条件的复变函数一定在z 。 9. )(2121z z z z z z ≠-=-表示的图形________________________________。 10. 分式线性变换i z i z w +-= 可以把实轴变为 __________________________。 二、选择题(每题3分，共15分) ⒈z=z 0是集E 的聚点是指_____。 A ：Z 0的任意邻域中均有集E 的无穷多点 B ：Z 0的某个邻域中有集E 的无穷多点 C ：Z 0的任意邻域至少有集E 中的一点 ⒉Z=Z 0是集E 的内点是指______。 A ：Z 0的某个邻域中全是E 的点 B ：Z 0的某个邻域中有E 中的无穷多点 C ：Z 0的任意邻域中全是E 的点 ⒊E 的聚点_______E 的内点。 A ：一定是 B ： 一定不是 C ： 不一定是 ⒋E 的内点_______E 的聚点。 A ：一定是 B ： 一定不是 C ： 不一定是 ⒌区域 D 的边界点_______区域。 A ：属于 B ：不属于 C ：不一定属于 三、计算下列积分(每题6分，共30分) ⒈? +c i y )(dz , 其中C 为从0到1+i 的直线段。 ⒉?c z e z z sin 4 dz, 其中C 为1-z =1。 ⒊? c z 34dz, 其中C 为i 到3+i 的直线段。 ⒋ ? -c z z ) 1(3 sin dz, 其中C 为1-z =1。 5.计算 z z d z z ?=+2cos sin 1 π 四、按要求完成下列各题(每题5分，共20分)