第一節(jié) 基本數(shù)值計(jì)算
1. 變量:分為數(shù)值變量和字符變量
2. 常量:計(jì)算機(jī)中不變的量。如i、j、pi、NaN(不確定)、Inf(無(wú)窮大)
3. 字符變量:將字符串作為變量。有三種方法表示:
(1) 用單引號(hào)' '
(2) 用函數(shù)sym(' ')
(3) 用命令symbs
4. 舉例
x=2 % 將2賦給變量x
y=3; % 有;表示在命令窗口不顯示y的值
z=x^2 -y % 數(shù)值計(jì)算。輸出結(jié)果為1
f='sin(x)' % 用單引號(hào)定義一個(gè)字符變量
g=sym('cos(y)') % 用函數(shù)sym(' ')定義一個(gè)字符變量
syms a b % 用命令syms定義字符變量。一般用于多符號(hào)變量的定義
u=2*a % 字符計(jì)算。輸出結(jié)果為2*a
w=b^2-1 % 字符計(jì)算。輸出結(jié)果為b^2-1
fg=f+g % 字符計(jì)算。輸出結(jié)果為sin(x)+cos(y)
uw=u*w % 字符計(jì)算。輸出結(jié)果為2*a*(b^2-1)
u/w % 字符計(jì)算。輸出結(jié)果為2*a/(b^2-1)
第二節(jié) 矩陣構(gòu)造及運(yùn)算
Matlab中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)形式就是一個(gè)矩陣。如x=2是一個(gè)1×1的矩陣
1. 矩陣的建立
(1) 直接輸入法。
(2) 冒號(hào)法(1×N)。
(3) 函數(shù)法(特殊矩陣)。
(4) 矩陣的編輯(Array Editor)。
2. 向量
向量是1×N的特殊矩陣,即只有一行或者一列,稱為N維向量。
3. 向量的點(diǎn)積與叉積
點(diǎn)積:dot(A,B)
叉積:cross(A,B)
4. 舉例:
x=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9] % [...],元素之間用空格,行之間用分號(hào)。
y=0: 0.1 :1 % 不用[...],初值、步長(zhǎng)、終值間用冒號(hào)。
w=eye(3) % 3階單位矩陣。
u=rand(3) % 3階隨機(jī)矩陣。元素在0-1之間。
u1=rand(2, 3) % 2*3階隨機(jī)矩陣。元素在0-1之間。
q=randn(3) % 3階隨機(jī)矩陣。元素在0-1之間。元素符合正態(tài)分布。
q1=randn(2, 3) % 2*3階隨機(jī)矩陣。元素在0-1之間。元素符合正態(tài)分布。
s=magic(3) % 魔方陣。各行各列以及對(duì)角元素的和相等。
ss=zeros(3) % 3階全零陣。
uu=ones(3) % 3階全1陣。
5. 矩陣的加、減、乘、除
(1) 參與加、減運(yùn)算的矩陣必須同維
(2) A/B時(shí),A、B列數(shù)必須相同。A\B時(shí),A、B行數(shù)必須相同。
(3) 矩陣左乘與右乘不同,左除與右除不同。(A*B不等于B*A,A\B不等于A/B)。
(4) 標(biāo)量或函數(shù)與矩陣的運(yùn)算等于該標(biāo)量或函數(shù)與矩陣的每一個(gè)元素的運(yùn)算。
6. 對(duì)矩陣的操作
6.1 對(duì)矩陣的元素操作:
(1) 提取矩陣A的第n行第m列的元素,表示為A(n, m)
(2) 提取矩陣A的第n行的所有元素,表示為A(n, :)
(3) 提取矩陣A的第m列的所有元素,表示為A(:, m)
(4) 將矩陣A的第n行第m列的元素重新賦值b,表示為A(n, m)=b
(5) 將矩陣A的第n行的所有元素重新賦值b,表示為A(n, :)=b
(6) 將矩陣A的第m列的所有元素重新賦值b,表示為A(:, m)=b
(7) 將矩陣A的第n行第m列的元素刪除,表示為A(n, m)=[ ]
(8) 將矩陣A的第n行的所有元素刪除,表示為A(n, :)=[ ]
(9) 將矩陣A的第m列的所有元素刪除,表示為A(:, m)=[ ]
6.2 矩陣的部分操作:
Fliplr(A) % 矩陣左右翻轉(zhuǎn)
Flipud(A) % 矩陣上下翻轉(zhuǎn)
Flipdim(A, m) % 矩陣沿特定維(m)翻轉(zhuǎn)
Rot90(A, k) % 矩陣逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)k*90度
Tiag(A, k) % 取矩陣對(duì)角線元素
Tril(A, k) % 取矩陣的下三角部分
Triu(A, k) % 取矩陣的上三角部分
注:k可以是正、負(fù)整數(shù),但絕對(duì)值一般不大于矩陣的維數(shù)。
6.3 矩陣分析操作:
(1) 方陣A的行列式值,可表達(dá)為 det(A)
(2) 矩陣A的秩,可表達(dá)為 rank(A)
(3) 行列式值不為堆的方陣A,求逆矩陣可表達(dá)為 inv(A)
(4) 矩陣A的轉(zhuǎn)置陣,可表達(dá)為 A'
(5) 矩陣A的特征向量與特征值:[V, D]=eig(A)。其中V和D分別為A的特征向量和特征值
6.4 矩陣的數(shù)組運(yùn)算:
矩陣乘:A*B。A的列數(shù)與B的行數(shù)要相等。
矩陣的數(shù)組乘:A.*B。表示為A、B矩陣的對(duì)應(yīng)元素一一相乘,即Aij * Bij。A與B的維度要相同。
矩陣的數(shù)組除:A./B或者A.\B
舉例:x=-10 : 2 :10
y=sin(x) % correct
y=sin(x^2) % incorrect - Matrix x must be square
y=sin(x.^2) % correct
6.5 矩陣元素的關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算(與、或、非)
< 小于
> 大于
<= 小于或等于
>= 大于或等于
== 等于
~= 不等于
6.6 矩陣的多維數(shù)組形式
(1) 函數(shù)cat的使用
(2) B=cat(dim, a1, a2,...)
(3) 意義:將多個(gè)同維數(shù)組a1, a2,...構(gòu)成一個(gè)高維數(shù)組B。dim是高維數(shù)組B的維數(shù)。
它必須等于或大于a1, a2,...的階次
舉例:a=[1 2 3 ; 2 3 4 ; 3 5 6]
b=a+10 % 新構(gòu)成一個(gè)矩陣
a(:, :, 2)=b % 將新矩陣賦給a的第二層
a(:, :, 1) % 顯示a的第一層
c=cat(3, a, b) % 用函數(shù)來(lái)構(gòu)成高維數(shù)組
6.7 多項(xiàng)式及其運(yùn)算式
多項(xiàng)式的創(chuàng)建:
(1) 由1×N的N維向量
P=[a0 a1 a2 … an] 表示 Pn=a0xn + a1xn-1 + a2xn-2+ .. +an多項(xiàng)式。
(2) 由函數(shù)poly(A)定義
如果A為二維或以上的矩陣,poly(A)表示由A的特征根確定的多項(xiàng)式。如果A為一維矩陣
poly(A)表示由A的元素為多項(xiàng)式的根確定的多項(xiàng)式。
舉例:
%方法一
p=[1 -2 3] %直接給出多項(xiàng)式p
poly2sym(p) %給出p多項(xiàng)式的表達(dá)式
%方法二
a=[1 2; -2 4]
ps=poly(a) % 計(jì)算a的特征根確定的多項(xiàng)式
poly2sym(ps) % 給出ps多項(xiàng)式的表達(dá)式
%方法三
x=[-1 2]
px=poly(x) % 以x的元素為多項(xiàng)式的根確定的多項(xiàng)式
poly2sym(px) % 給出ps多項(xiàng)式的表達(dá)式
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