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矩阵运算:矩阵基本函数运算与矩阵元素的提取.docx
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矩阵运算 矩阵运算:矩阵基本函数运算与矩阵元素的提取.docx
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1
实验三
第三节 矩阵基本函数运算与矩阵元素的提取(第二章)
一、 矩阵基本函数运算
此运算是矩阵运算中最实用的部分,其基本命令如下:
命令集 9 矩阵的大小、行列式、逆、特征值、秩、迹、范数
size(A)
给出包含A 的维数的一个行向量.在这个返回向量中的第一个元
素是行数,随后是列数 .
[ m,n ]=size(A)
给出 A 的维数、 m 行数和 n 列数,即两个标量.
length(x) 给出一个向量的长度,即 x 分量个数
.
sum(A)
若 A 是矩阵, 给出一个行向量, 其每个分量表示 A 相应的列和;
若 A 是向量,给出此向量的分量和.
det(A)
求矩阵 A 的行列式.
eig(A)
求包含矩阵 A 的特征值的向量.
[X,D]=eig(A)
求包含矩阵 A 的特征值对应的对角阵 D 和以相应特征向
量为列的矩阵.
inv(A)或 A ^ (-1)
求矩阵 A 的逆矩阵.
rank(A)
求矩阵 A 的秩.
trace(A)
求矩阵 A 的迹(对角线元素之和) .
norm(A ,1)
矩阵 A 的 1—范数或列和范数,定义如下.
norm(A ,2)
矩阵 A 的 2—范数.
norm(A ,inf)
矩阵 A 的∞—范数.
1
norm(x ,1)
向量 x 的 1—范数或列和范数,定义如下.
norm(x ,2)
向量 x 的 2—范数.
norm(x ,inf)
向量 x 的∞—范数.
2
Σ
n
n
范数定义如下:
设x
= (x , x , , x )
'
,
A = (a )
,则相应范数定义如下
1 2 n ij n根m
x
1
=
x
2
x
伪
= max
i
A = max a
,
A = max
Σ
a
,
1
j
i=1
ij
伪
i
j =1
ij
= max
λ
,其中λ 为A'A的最大特征值
i i
二、 矩阵元素的提取
在 MATLAB 中还有利用已存在的矩阵建立新矩阵的命令 . 以
下假设矩阵 A 是 m×n 的矩阵, x 是个有 n 个元素的向量.
1. 对角阵与三角阵的生成
命令集 10
diag(A)
生成一个由矩阵 A 主对角线元素组成的列向量.主对角线总是
从矩阵左上角开始.对于方阵来说它结束于矩阵的右下角.
diag(x)
生成一个 n 维的方阵,它的主对角线元素值取自向量 x,其余
元素的值都为 0.
diag(A , k) 生成一个由矩阵 A 第 k 条对角线的元素组成的列向量
. k= 0 为
主对角线; k< 0 为下第 k 对角线; k> 0 为上第 k 对角线.
diag(x , k)
生成一个(n+ a b s (k) )×(n+ a b s (k) )维的矩阵,该矩阵的第 k
条对角线元素取自向量 x,其余元素都为零.关于参数 k 可参考
上个命令.
triu(A)
triu(A , k)
Σ
n
x
2
i
i=1
x
1
x
A
=
;
;
2
i
i
i
2
生成一个和 A 大
小相同的上三角
矩阵.该矩阵的主
对角线及
以上元素取自 A
中相应元素,其
余元素都为零.
生成一个和 A 大
小相同的上三角矩
阵.该矩阵的第 k
条对角线
及以上
元素取
自 A 中
相应元
素,其
余元素
都为零.
命令 tri
u ( A ,
0 )等同
于命令
tri u ( A
).
3
tril(A)
生成一个和 A 大小相同的下三角矩阵.该矩阵的主对角线及以下
元素取自 A 中相应元素,其余元素都为零.
tril(A , k) 生成一个和 A 大小相同的下三角矩阵
.该矩阵的第 k 条对角线
及以下元素取自 A 中相应元素,负数 k 表示主对角线下的对角
线.其余元素都为零.命令 tr il ( A , 0 )等同于命令 tr il ( A ).
2. 向量和子矩阵的生成
在 MATLAB 中可以使用冒号‘: ’来代表一系列数值.有时也
使用它来定义一个子矩阵.
命令集 11
i : k
创建从 i 开始、步长为 1、到 k 结束的数字序列, 即 i ,i+1, i+2,
. . .
, k .
如果 i>k,MATLAB 则返回一个空矩阵,也就是 [ ].数字 i 和 k 不必
是整数,该序列的最后一个数是小于或等于k.
i : j : k
创建从 i 开始、步长为j、到 k 结束的数字序列,即 i, i+j, i+ 2j,
. . .
,
k .对于j= 0,则返回一个空矩阵.数字 i、j 和 k 不必是整数,该序
列的最后一个数是小于或等于 k.
linspace(a , b)
在区间[a, b]上创建一个有 1 0 0 个元素的向量,这 1 0 0
个数把整个区间线性分隔.其中 a 是第一个元素, b 是最后一个.
linspace(a,b, n)
在区间[a, b]上创建一个有 n 个元素的向量.这个命令和
冒号表示形式相近,但是它直接定义了数据的个数,其步长
为(b-a)/(n-1) .
命令集 12 定义子阵
A ( i , j )
返回矩阵 A 中第 ij 元素的值.
A ( : , j )
返回矩阵 A 中第j 列列向量.
A ( i , : )
返回矩阵 A 中第 i 行行向量.
A ( : , j : k )
返回由矩阵 A 中的第j 列,第j+ 1 列,直到第 k 列列向量组
成的子阵.
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