现在我有一个方阵,我在方阵后接一个列矩阵,形成一个增广矩阵。这个方阵是已知的有具体的数值,这个列矩阵元素用a1,a2……这样的字母来表示。现在我想要让新的增广矩阵里原本方阵的部分变为一个单位矩阵,列矩阵也相应的发生变化,然后输出这样一个新的含字母的列矩阵,用python的numpy和sympy库一起实现,请问要怎么做
时间: 2024-02-27 20:53:41 浏览: 70
首先,我们需要导入`numpy`和`sympy`库。
接着,我们可以使用`numpy`库的`array`函数来创建一个方阵和一个列矩阵,如下所示:
```python
import numpy as np
import sympy as sp
A = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
b = sp.Matrix(sp.symbols('a1:4'))
augmented_matrix = np.hstack((A, b))
```
这里我们使用了`sp.symbols`函数来创建一个含有3个元素的列矩阵,每个元素用字母`a`加上一个数字下标来表示。然后使用`np.hstack`函数将方阵`A`和列矩阵`b`水平堆叠,得到增广矩阵`augmented_matrix`。
接下来,我们可以使用`sympy`库的`rref`函数来对增广矩阵进行行变换,使得方阵部分变为一个单位矩阵。同时,我们也需要对列矩阵进行相应的变换,以保证等式仍然成立。代码如下:
```python
rref_matrix = sp.Matrix(augmented_matrix).rref()[0]
transform_matrix = rref_matrix[:, :-3].inv()
new_b = transform_matrix * rref_matrix[:, -3:]
print(new_b)
```
这里我们使用`sp.Matrix`函数将`augmented_matrix`转换为`sympy`库中的矩阵类型,然后使用`rref`函数得到增广矩阵的行简化阶梯形式。接着,我们使用`inv`函数求出方阵部分变为单位矩阵的变换矩阵`transform_matrix`,并将其作用于原始的列矩阵`b`,得到新的列矩阵`new_b`。
最后,我们可以通过打印`new_b`来输出结果。注意,这里的`new_b`是一个`sympy`库中的矩阵类型,如果需要将其转换为`numpy`数组类型,可以使用`np.array(new_b).astype(float)`进行转换。
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