2. Überblick Mathematik

Verschiedenes

get_math_lib

get_math_lib erfragt, welche Mathematik-Library eingeschaltet ist.

ode

ode berechnet die Lösungen von gewöhnlichen Differentialgleichungen 1. Ordnung.

set_math_lib

set_math_lib setzt die Mathematik-Library für mathematische Operationen.

solve

solve findet die Nullstellen von nichtlinearen Gleichungen bzw. Gleichungssystemen.

Interpolation

akimaspline

akimaspline berechnet einen Akima Spline.

detect_peaks

Die Funktion detect_peaks sucht in dem gegebenen Signal nach lokalen Minima und Maxima. Für die Suche wird ein Schwellwert angeben. Es werden nur lokale Minima/Maxima gefunden, deren Abstand größer als ein Schwellwert ist.

fspline

fspline berechnet einen Ausgleichsspline (Fit-Spline).

interpol

Die Funktion interpol führt eine lineare Interpolation oder eine Cosinus-Interpolation an gegebenen Stützstellen durch.

moving_average

Die Funktion moving_average berechnet einen gleitenden Mittelwert für das gegebene Signal. Die Funktion kann zum Glätten eines Signals verwendet werden.

moving_median

Die Funktion moving_median berechnet einen gleitenden Median für das gegebene Signal. Die Funktion kann zum Glätten eines Signals und zum Entfernen von Ausreißern verwendet werden.

nonlin

nonlin berechnet die Parameter einer gegebenen (nichtlinearen) Funktion, so daß die Abweichung der Funktion zu gegebenen Datenpunkten minimiert wird.

polyfit

polyfit findet die Koeffizienten eines Polynoms des Grads N.

polyval

polyval berechnet die y-Koordinaten an den Stellen x mit den Polynom-Kooeffizienten p.

pspline

Die Funktion pspline berechnet einen Parameterspline für eine Kurve, deren x-Koordinaten nicht aufsteigend sortiert sein müssen.

rspline

Die Funktion rspline berechnet einen rationalen Spline unter Spannung für eine Kurve, deren x-Koordinaten austeigend sortiert sein müssen.

sgolayfilt

sgolayfilt berechnet einen gleitenden Mittelwert mit dem Savitzky-Golay-Verfahren.

2D-Interpolation

akimaspline2

akimaspline2 führt eine 2-dimensionale „Matrix zu Matrix“-Interpolation durch.

fspline2

fspline2 führt eine 2-dimensionale Matrix zu Matrix-Interpolation durch.

griddata

griddata erzeugt ein reguläres Netz aus beliebig verteilten Daten.

interpol2

interpol2 führt eine 2-dimensionale „Matrix zu Matrix“-Interpolation durch.

nonlin

nonlin berechnet die Parameter einer gegebenen (nichtlinearen) Funktion, so daß die Abweichung der Funktion zu gegebenen Datenpunkten minimiert wird.

reduce3d

reduce3d entfernt Datenpunkte aus x/y/z-Datensätzen.

rspline2

rspline2 führt eine 2-dimensionale „Matrix zu Matrix“-Interpolation durch.

smooth2

smooth2 glättet eine Matrix nach dem Savitzky-Golay-Verfahren.

spline2

spline2 führt eine 2-dimensionale Matrix zu Matrix-Interpolation durch.

FFT

conv

Die conv-Funktion berechnt die Faltung (Konvolution) von zwei Signalen.

deconv

Die deconv-Funktion berechnet die Inverse Faltung der Vektoren u und v.

fft

fft berechnet die komplexe Fourier-Transformation.

ifft

ifft berechnet eine inverse Fouriertransformation.

upfirdn

upfirdn berechnet aus einen Signal ein Signal mit einer neuen Abtastfrequenz (Upsampling, FIR-Filteranwendung und Downsampling).

Elementare mathematische Funktionen

abs

abs gibt den absoluten Betrag seines Arguments zurück.

all

all prüft, ob Elemente eines Vektors oder einer Matrix von 0 verschieden sind.

angle

angle berechent den Phasenwinkel im Bogenmaß.

any

any prüft ob Elemente eines Vektors oder einer Matrix 0 sind.

ceil

ceil gibt die kleinste ganze Zahl zurück die größer oder gleich seinem Argument ist.

conj

conj gibt die konjugiert komplexe Matrix seines Arguments zurück.

cumprod

cumprod liefert das kumulierte Produkt der Elemente jeder Spalte einer Matrix.

cumsum

cumsum liefert die kumulierte Summe der Elemente jeder Spalte einer Matrix.

diff

diff berechnet die Differenzen aufeinander folgender Elemente. [x[2] - x[1], x[3] - x[2], … , x[n] - x[n-1]]

exp

exp berechnet die Exponential-Funktion.

floor

floor gibt die größte ganze Zahl zurück die kleiner oder gleich seinem Argument ist.

fround

fround rundet die Elemente einer Matrix, wobei die Anzahl der Stellen nach dem Komma bzw. die Anzahl der signifikanten Stellen angegeben werden kann.

histc

histc ermittelt die Werte für ein Histogramm.

histogram

histogram berechnet das Histogramm eines Vektors.

imag

imag gibt den Imaginärteil einer komplexen Zahl zurück.

log

log berechnet den natürlichen Logarithmus.

log10

log10 berechnet den dekadischen (Basis 10) Logarithmus.

mean

mean berechnet des Mittelwert eines Vektors oder einer Matrix. Wenn das Argument eine Matrix ist, wird ein Zeilen-Vektor erzeugt der die Mittelwerte der Spalten der Matrix enthält.

merge

merge mischt zwei sortierte Vektoren und liefert einen sortierten Vektor.

quantile

quantile returns quantile of a data vector rvX for the cumulative probability rvP in the interval 0 to 1. For rvP = 0.5 the median is returned. For rvP = 1 the maximum is returned.

real

real gibt den Realteil seines Arguments zurück.

remove

remove entfernt aus einem reellen Vektor alle Elemente mit dem Wert 0 oder dem Wert von rsRemove. Bei einer Matrix werden alle Zeilen entfernt deren Wert in der ersten Spalte den Wert 0 oder rsRemove haben.

round

Veraltete Funktion, ersetzt durch fround.

sort

sort sortiert eine Matrix beliebigen Typs (real, complex, string) spaltenweise.

sqrt

sqrt berechnet die Wurzel seines reelen oder komplexen Arguments.

std

std berechnet die Standardabweichung eines Vektors.

sum

sum berechnet bei reellen oder komplexen Vektoren die Summe aller Elemente. Bei String-Vektoren werden alle Strings zu einem skalaren String verkettet. Wenn das Argument eine Matrix ist, wird ein Zeilen-Vektor erzeugt der die Summen der Spalten der Matrix enthält.

Trigonometrie

acos

acos berechnet den arcus cosinus seines Arguments.

acosh

acosh berechnet den arcus cosinus hyperbolicus seines Arguments.

acot

acot berechnet den arcus cotangens seines Arguments.

asin

asin berechnet den arcus sinus seines Arguments.

asinh

asinh berechnet den arcus sinus hyperbolicus seines Arguments.

atan

atan2 berechnet den arcus tangens seiner Argumente.

atanh

atanh berechnet den arcus tangens hyperbolicus seines Arguments.

cos

cos berechnet den cosinus.

cosh

cosh berechnet den cosinus hyperbolicus seines Arguments.

sin

sin berechnet den sinus.

sinh

sinh berechnet den sinus hyperbolicus seines Arguments.

tan

tan berechnet den tangens seines Arguments.

tanh

tanh berechnet den tangens hyperbolicus seines Arguments.

Spezielle Funktionen

besseli

Modifizierte Bessel-Funktion erster Gattung.

besselj

Bessel-Funktion erster Gattung.

erf

erf berechnet die Gaußsche Fehlerfunktion (error function): \operatorname{erf}(x) = \frac{2}{\sqrt{\pi}}\int_{0}^x e^{-t^2}\,\mathrm dt.

Erzeugung von Matrizen

diag

diag erzeugt eine Diagonalmatrix oder einen Zeilenvektor.

eye

eye erzeugt eine Einheitsmatrix.

ones

ones erzeugt eine relle Matrix mit Einsen, d.h. alle Elemente der Matrix haben den Wert 1.0.

rand

rand berechnet gleichverteilte Zufallszahlen.

zeros

zeros erzeugt eine relle Matrix mit Nullen, d. h. alle Elemente der Matrix haben den Wert 0.0.

Lineare Algebra

cond

cond berechnet die Konditionszahl einer Matrix.

det

det berechnet die Determinante einer Matrix.

eig

eig berechnet die Eigenwerte bzw. Eigenwerte und Eigenvektoren einer quadratischen Matrix.

integral

integral berechnet das Integral mit Hilfe der Trapezregel.

inv

inv berechnet die Inverse einer quadratischen Matrix.

norm

norm berechnet verschiedene Matrix-Normen.

pinv

pinv berechnet die Pseudoinverse einer Matrix.

svd

Singular value decomposition.

Zufallszahlen

rand

rand berechnet gleichverteilte Zufallszahlen.

srand

srand setzt den Zufallszahlengenerator auf einen Startwert.

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