"MATLAB视频教程,讲解MATLAB与线性代数基本运算,由西安电子科技大学杨威主讲。"
MATLAB是一种强大的数值计算和符号计算软件,特别适合于线性代数的操作。本课程主要介绍了矩阵在MATLAB中的基本输入、特殊矩阵的创建以及矩阵的各种运算。
1. **矩阵的基本输入**:
在MATLAB中,可以采用两种方式输入矩阵。一种是逗号分隔,分号换行的方式,如`A=[1,2,3;2,3,4]`;另一种是使用空格分隔,同样使用分号换行,例如`A=[1 2 3; 2 3 4]`。这两种方法都能创建一个2x3的矩阵A。
2. **产生特殊矩阵的函数**:
- `zeros(m,n)`用于创建一个m行n列的全零矩阵。
- `ones(m,n)`生成一个m行n列的全1矩阵。
- `eye(n)`创建一个n阶的单位矩阵,即对角线上元素为1,其余元素为0。
- `rand(m,n)`和`randn(m,n)`分别生成m行n列的均匀分布随机数矩阵和标准正态分布随机数矩阵。
- `round(x)`将矩阵x中的每个元素四舍五入到最近的整数。
- `length(A)`返回矩阵A的长度,即最大的维度。
- `size(A)`返回矩阵A的尺寸,包括行数和列数。
3. **矩阵的函数输入**:
通过函数调用来生成矩阵,如`A=rand(2,3)`、`B=randn(2,3)`、`C=round(10*randn(2,3))`以及`D=eye(5)`。
4. **矩阵的基本运算**:
- **矩阵的加、减与数乘**:`+`、`-`和`*`操作符可以用于矩阵间的加法、减法和数乘。例如,`A+B`、`A-B`和`2*A`。
- **矩阵的乘法**:`*`运算符执行矩阵乘法,而不是元素级乘法,遵循线性代数中的规则。
- **矩阵的转置**:`'`操作符用于获取矩阵的转置,如`A'`。
- **方阵的幂运算**:`^`操作符可以用于计算方阵的幂,如`A^2`表示A与自身相乘。
- **方阵的逆**:`inv(A)`计算方阵A的逆矩阵。
- **方阵的行列式**:`det(A)`求解方阵A的行列式。
- **矩阵的秩**:`rank(A)`计算矩阵A的秩。
5. **求解线性方程组**:
- **唯一解**:对于可逆矩阵A,可以使用`x=inv(A)*b`或`x=A^-1*b`来求解Ax=b的唯一解。
- **通解**:通过`rref([A,b])`计算方程组的行最简形来求解,或者结合`null(A,'r')`找到线性无关的解向量。
6. **实例**:
例如,给定非齐次线性方程组,可以先输入矩阵A和向量b,然后使用`inv(A)*b`或`A\b`找到特解,再结合`null(A,'r')`找到通解。
通过以上介绍,我们可以看到MATLAB在处理线性代数问题时的高效性和便利性,是进行数值计算和解决线性方程组的强大工具。学习和掌握这些基本操作是深入理解MATLAB和线性代数的关键。