MATLAB 7数值计算:向量与数组操作详解
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更新于2024-08-21
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"本教学资料主要讲解MATLAB 7中的数值计算核心——向量和数组,旨在帮助读者掌握向量运算、数组操作以及相关的逻辑和关系运算,从而能编写出解决实际问题的MATLAB程序。"
MATLAB是一种强大的数学计算软件,尤其在数值计算方面具有显著优势。本章节的重点在于介绍MATLAB 7中的向量和数组概念及其运算方法,旨在使学习者能够熟练运用这些工具处理各种基础问题。
1. 向量及其运算
- **直接输入向量**:在MATLAB中,创建向量可以通过在命令窗口中直接输入元素实现。行向量通常用空格或逗号分隔元素,而列向量则用分号分隔。例如,`a2=[15,21,27,93,101]` 创建一个行向量,`a1=[15;21;27;93;101]` 创建一个列向量。
- **生成等差元素向量**:使用`from:step:to`格式可以快速生成等差序列,如 `1:2:10` 生成一个从1到10,步长为2的向量。
- **向量与数的运算**:向量可以与标量进行乘法和除法运算,会应用到向量的每个元素。
- **向量间运算**:向量可以进行加法和减法运算,若长度相同,则元素对应相加或相减。
- **向量的点积、叉积和混合积**:点积(内积)是两个向量对应元素相乘后求和;叉积(外积)在二维空间中产生一个标量,在三维空间中产生一个新的向量;混合积(或称混合积积)是三个向量的线性组合。
2. 数组及其运算
- **数组创建**:数组是多维数据结构,可以包含多个向量或矩阵。MATLAB支持创建多维数组,如矩阵是2维数组。
- **数组运算**:数组运算遵循元素级运算规则,即两个相同尺寸的数组运算会在对应元素上执行相同的操作。
- **数组扩展**:如果运算的数组尺寸不匹配,MATLAB会尝试通过扩展(重复元素)来匹配尺寸。
3. 多项式的创建和运算
- **多项式表示**:在MATLAB中,多项式可以通过系数向量来表示,例如 `[1,2,3]` 表示多项式 `3x^2 + 2x + 1`。
- **多项式运算**:可以执行多项式的加、减、乘和除,甚至求根和导数。
4. 关系和逻辑运算
- **关系运算**:MATLAB支持比较运算符,如 `<`, `>`, `==`, `<=`, `>=`, `~=`,用于比较向量或数组的元素。
- **逻辑运算**:包括逻辑与(`&`)、逻辑或(`|`)、逻辑非(`~`),可以用来进行条件判断,生成逻辑数组。
通过学习这一章,读者将能够熟练地利用MATLAB 7的向量和数组功能进行数值计算,这不仅对解决数学问题至关重要,也是进行数据分析、信号处理、控制理论等多个领域研究的基础。随着对这些基本操作的深入理解和实践,用户将逐步掌握MATLAB的精髓,进一步提升其在科学计算中的能力。
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黄宇韬
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