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MATALB学习与使用:切线方程与法线方程

本文利用MATLAB,绘制函数f(x)=sin(x)在点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程和法线方程。
工具/原料
1

MATLAB

2

diff

3

subs

4

inline

5

fplot

方法/步骤
1

第一,切线的斜率和法线的斜率互为负倒数,即k1=-1/k2。下面利用MATLAB绘制函数f(x)=sin(x),在点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程和法线方程。启动MATLAB,新建脚本(Ctrl+N),在脚本编辑区输入如下代码:close all; clear all; clcsyms xf=sin(x);k1=subs(diff(f,x),x,pi/6)k2=-1/k1这样就得到函数f(x)=sin(x)在点(pi/6,sin(pi/6))处切线的斜率和法线的斜率。diff(f,x)是求函数f=sin(x)的导数,导数的几何意义就是切线的斜率。subs()是置换函数,用于求x=pi/6处的值,从而得到点x=pi/6处的切线斜率。

2

第二,保存和运行上述脚本,在命令行窗口返回如下结果:k1 =3^(1/2)/2 k2 = -(2*3^(1/2))/3k1为函数f(x)=sin(x)在点(pi/6,sin(pi/6))处切线的斜率,k2为法线的斜率。

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第三,利用直线方程构造方法y=k(x-a)+b,构造函数f(x)=sin(x)在点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程和法线方程。在脚本编辑区接着输入:Tangent=@(x) k1*(x-pi/6)+1/2Normal=@(x) k2*(x-pi/6)+1/2

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第四,保存和运行上述脚本,在命令行窗口返回如下结果:Tangent =     @(x)k1*(x-pi/6)+1/2Normal =     @(x)k2*(x-pi/6)+1/2这样便得到了函数f(x)=sin(x)在点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程(Tangent)和法线方程(Normal)。

5

第五,绘制函数f(x)=sin(x)以及点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程和法线方程的图像。在脚本编辑区接着输入:fplot(inline(f),[-pi,pi],'k');axis equal;hold onfplot(inline(subs(Tangent,k1,double(k1))),[-pi,pi],'r')fplot(inline(subs(Normal,k2,double(k2))),[-pi,pi],'b')plot([-pi:0.01:pi],0.0,'g')axis([-pi,pi,-3,3])text(pi/6,1/2,'o')text(pi/6-0.3,1/2+0.3,'(pi/6,sin(pi/6))')

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第六,保存和运行上述脚本,得到函数f(x)=sin(x)以及点(pi/6,sin(pi/6))处的切线方程和法线方程的图像。

注意事项
1

切线斜率与法线斜率互为负倒数,切线与法线相互垂直。

2

inline()是内联函数,用于定义函数。

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