MATLAB(矩陣基本運算)


矩陣的基本命令和功能

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MATLAB命令 功能 效果
A’ 矩陣A的轉置 在這里插入圖片描述
A+B 矩陣A和矩陣B的和 在這里插入圖片描述
A-B 矩陣A減矩陣B 在這里插入圖片描述
A*B 矩陣A乘以矩陣B 在這里插入圖片描述
k*A 數看乘以矩陣A 當k等於3時在這里插入圖片描述
det(A) A的行列式 在這里插入圖片描述
rank(A) A的秩 在這里插入圖片描述
inv(A) A的逆 在這里插入圖片描述
B/A B左乘A的逆;A右除B,即B*inv(A) 在這里插入圖片描述
A\B B右乘A的逆;A左除B,即inv(A)*B 在這里插入圖片描述
A^n A的n次冪 當n=2時在這里插入圖片描述
A.*B A與B的對應元素相乘 在這里插入圖片描述
a3=A(3,:) A的第三列生成一個行向量 在這里插入圖片描述
b2=B(:,2) B的第2列生成一個列向量 在這里插入圖片描述
A(始行:步長:終行,始列:步長:終列) A的某幾行、某幾列上交叉元素生成A的子矩陣  
zeros(6) 生成6階的零矩陣 在這里插入圖片描述
eye(4) 生成4階單位陣 在這里插入圖片描述
a1*a2‘ 兩個向量的內積  

常用的函數列表

MATLAB函數 功能 格式 效果
ones 生成全1陣 y=ones(n) %生成n×n的全1陣
y=ones(m,n) %生成m×n的全1陣
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rand 生成均勻分布隨機矩陣 y=rand(n) %生成n×n的隨機矩陣 其元素在(0,1)內
y=ones(m,n) %生成m×n的隨機矩陣
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randn 生成正態分布隨機矩陣 y=randn(n) %生成n×n的正態分布隨機矩陣
y=ones(m,n) %生成m×n的正態分布隨機矩陣
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linspace 產生線性等分向量 y=linspace(a,b) %產生100個線性等分點
y=linspace(a,b,n) %產生n個線性等分點
當a=3,b=2,n=5時在這里插入圖片描述
logspace 產生對數等分向量 y=logspace(a,b) %在()之間產生50個對數等分向量
y=logspace(a,b,n) %在()之間產生n個對數等分向量
當a=3,b=2,n=5時在這里插入圖片描述
numel 計算矩陣中元素的個數 n=numel(A) %返回矩陣A的元素的個數 在這里插入圖片描述
blkdiag 產生以輸入元素為對角線元素陣 out=blkdiag(a,b,c,d…) %產生以a,b,c,d,…為對角線元素的矩陣 當a=3,b=2,c=4,d=8時在這里插入圖片描述
hadamard 生成hadamard矩陣 H=hadamard(n) %返回n階hadamard矩陣 當n=2時在這里插入圖片描述
Hankel 生成Hankel方陣 H=hankel( c ) %第1列元素為c,反三角以下元素為0
H=hankel(c,r) %第1列元素為c,最后1行元素為r,如果c的最后一個元素與r的第1個元素不同,交叉位置取為c的最后一個元素
 
hilb 生成Hilbert矩陣 H=hilb(n) %返回n階Hilbert矩陣,H(i,j)=1/(i+j-1) 在這里插入圖片描述
invhilb 生成逆Hilbert矩陣 H=invhilb(n) %產生n階逆Hilbert矩陣 在這里插入圖片描述
magic(n) 生成Magic矩陣 M=magic(n) %產生n階魔方矩陣 在這里插入圖片描述

向量的范數norm,使用格式和具體的數學含義分別為:

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使用格式 數學含義 效果
n=norm(X) X為向量,求歐幾里德范數即 \vert \vert X\vert \vert _2=\sqrt{\sum\vert X_k \vert^2}X2=Xk2 在這里插入圖片描述
n=norm(X,inf) 求∞范數,即\vert \vert X\vert \vert=max(abs(X))X=max(abs(X)),即 在這里插入圖片描述
n=norm(X,1) 求1范數,即 \vert \vert X\vert \vert _1=\sum\vert X_k \vertX1=Xk 在這里插入圖片描述
n=norm(X,-inf) 求向量-X的元素的絕對值的最小值,即\vert \vert X\vert \vert=min(abs(X))X=min(abs(X)) 在這里插入圖片描述
n=norm(X,p) 求p-范數,即\vert \vert X\vert \vert _p=\sqrt[p]{\sum\vert X_k \vert ^p}Xp=pXkp, 所以norm(X,2)=norm(X) 當p=2時在這里插入圖片描述
n=norm(A) A為矩陣,求歐幾里德范數 ,等於A的最大奇異值\vert \vert A\vert \vert_2A2 在這里插入圖片描述
n=norm(A,1) 求A的列范數\vert \vert A\vert \vert_1A1 ,等於A的列向量的1-范數的最大值 在這里插入圖片描述
n=norm(A,2) 求A的歐幾里德范數\vert \vert A\vert \vert_2A2 ,和norm(A)相同 在這里插入圖片描述
n=norm(A,inf) 求行范數\vert \vert A\vert \vert_\inftyA ,等於A的行向量的1-范數的最大值,即:max(sum(abs(A’))) 在這里插入圖片描述
n=norm(A,‘fro’) 求矩陣A的Frobenius范數\vert \vert A\vert \vert _F=\sqrt{\sum\sum\vert A_{ij}\vert^2}AF=Aij2 ,即sqrt(sum(diag(A’*A))),不能用矩陣p-范數 在這里插入圖片描述

矩陣的其它有關運算,包括矩陣的特征值、特征向量、矩陣初等變換的實現、向量組線性相關性的判定、矩陣條件數的計算、矩陣的LU分解等內容

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使用格式 功能 效果
D=eig(A) 求A的特征值,得到一個由特征值構成的向量D 在這里插入圖片描述
[X,D]=eig(A) A的特征向量矩陣X及A的特征之組成的對角陣D 在這里插入圖片描述
Q=orth(A) 將非奇異矩陣A正交化為Q, Q’*Q=1 在這里插入圖片描述
A([i,j],:)=A([j,i],:)😂 互換A的第i行與第j行 在這里插入圖片描述
A(:,[i,j])=A(:,[j,i]) 互換A的第i列與第j列 在這里插入圖片描述
A(i,:)=k*A(i,:) 用k乘以A的第i行 當i=1,k=2時在這里插入圖片描述
A(i,:)=A(i,:)+k*A(j,:) 將A的第j行的k倍加到第i行上 當i=1,k=2,j=2時在這里插入圖片描述
A(:,i)=A(:,i)+k*A(:,j) 將A的第j行的k倍加到第i列上 在這里插入圖片描述
B=[A,E;O,A] 由已定義的矩陣A,E,O, A作為矩陣的子塊,生成矩陣B  
rref’(A) 求A的列向量組的一個極大線性無關組 在這里插入圖片描述
c=cond(A) cond 2(A)= 在這里插入圖片描述
c=cond(A,p) cond p(A)= 當p=2時在這里插入圖片描述
[L,U]=lu(A) U為上三角陣,L為下三角陣或其變換形式,滿足LU=A 在這里插入圖片描述
[L,U,P]=lu(A) U為上三角陣,L為下三角陣,P為單位矩陣的行變換矩陣,滿足LU=PA 在這里插入圖片描述


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