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matlab线性代数实验报告答案(MATLAB快速入门官方说明)

matlab线性代数实验报告答案

线性代数

在非正式场合下,术语矩阵和数组通常互换使用。更准确地说,矩阵是表示线性转换的二维数值数组。矩阵中定义的数学运算是线性代数的主题。

丢勒的幻方矩阵

A = [16 3 2 13 5 10 11 8 9 6 7 12 4 15 14 1 ]

提供了多个展现 MATLAB® 矩阵运算功能的示例。您已了解矩阵转置 A'。将矩阵与其转置相加会生成一个对称矩阵:

A A' ans = 32 8 11 17 8 20 17 23 11 17 14 26 17 23 26 2

乘号 * 表示涉及行和列之间的内积的矩阵乘法。将原始矩阵乘以矩阵转置也会生成一个对称矩阵:

A'*A ans = 378 212 206 360 212 370 368 206 206 368 370 212 360 206 212 378

此特定矩阵的行列式正好为零,这意味着矩阵为奇异矩阵:

d = det(A) d = 0

A 的简化行阶梯形矩阵不是单位矩阵:

R = rref(A) R = 1 0 0 1 0 1 0 -3 0 0 1 3 0 0 0 0

由于矩阵是奇异矩阵,因此没有逆矩阵。如果尝试使用

X = inv(A)

计算逆矩阵,则会生成警告消息:

Warning: Matrix is close to singular or badly scaled. Results may be inaccurate. RCOND = 9.796086e-018.

舍入误差已防止矩阵求逆算法检测确切的奇异性。但 rcond(表示可逆条件估计)的值基于 eps(即浮点相对精度)的顺序,因此计算的逆矩阵可能不是很有用。

幻方矩阵的特征值非常有趣:

e = eig(A) e = 34.0000 8.0000 0.0000 -8.0000

其中一个特征值为零,这是奇异性的另一结果。最大的特征值为 34,即幻数和。由于所有 1 的向量均为特征向量,因此生成此和:

v = ones(4,1) v = 1 1 1 1 A*v ans = 34 34 34 34

当按幻方矩阵的幻数和对幻方矩阵进行缩放时,

P = A/34

结果是一个双重随机矩阵,该矩阵的行总和与列总和均为 1:

P = 0.4706 0.0882 0.0588 0.3824 0.1471 0.2941 0.3235 0.2353 0.2647 0.1765 0.2059 0.3529 0.1176 0.4412 0.4118 0.0294

此类矩阵表示在 Markov 过程中的转换概率。此矩阵的重复幂表示此过程的重复步骤。在本示例中,5 次幂

P^5

0.2507 0.2495 0.2494 0.2504 0.2497 0.2501 0.2502 0.2500 0.2500 0.2498 0.2499 0.2503 0.2496 0.2506 0.2505 0.2493

这表明当 k 趋近于无穷大时,k 次幂 (pk) 中的所有元素趋近于 1/4。

最后,特征多项式

poly(A)

中的系数为

1 -34 -64 2176 0

这些系数表示该特征多项式

det(A−λI)

λ4−34λ3−64λ2 2176λ

由于此矩阵为奇异矩阵,因此常量项为零。由于此矩阵为幻方矩阵,因此三次项的系数为 -34!

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