矩阵及其基本运算

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1、本章内容:变量类型;基本表达式;数据类型;运算符与操作符;关系运算与逻辑运算;三种程序结构;程序流控制语句;两种M文件;M文件的调试。矩阵创建、保存和提取方法;矩阵元素标识、矩阵函数、矩阵运算、数组运算、数组函数、数据的输出。第二章矩阵及其基本运算本章练习:表达式、流程控制练习;矩阵基本运算练习一、变量和数据操作1.变量变量命名 在MATLAB6.5中,变量名是以字母开头,后接字母、数字或下划线的字符序列,最多63个字符。在MATLAB中,变量名区分字母的大小写。2.赋值语句(1)变量=表达式(2)表达式 其中表达式是用运算符将

2、有关运算量连接起来的式子,其结果是一个矩阵。例2-1计算表达式的值,并显示计算结果。 在MATLAB命令窗口输入命令:x=(0:0.1:10000).*pi./360;y1=sin(x);y2=sin(1.05*x);y3=sin(0.1*x);y4=sin(5*x);plot(x,y1+y2);plot(x,y3.*y4);拍现象信号调制3.预定义变量在MATLAB工作空间中,还驻留几个由系统本身定义的变量。例如,用pi表示圆周率π的近似值,用i,j表示虚数单位。预定义变量有特定的含义,在使用时,应尽量避免对这些变量重新赋值。

3、二、MATLAB常用数学函数MATLAB提供了许多数学函数,函数的自变量规定为矩阵变量,运算法则是将函数逐项作用于矩阵的元素上,因而运算的结果是一个与自变量同维数的矩阵。函数使用说明:(1)三角函数以弧度为单位计算。(2)abs函数可以求实数的绝对值、复数的模、字符串的ASCII码值。(3)用于取整的函数有fix、floor、ceil、round,要注意它们的区别。(4)rem与mod函数的区别。rem(x,y)和mod(x,y)要求x,y必须为相同大小的实矩阵或为标量。三、矩阵的建立和引用1.矩阵的建立直接输入法最简单的建立矩

4、阵的方法是从键盘直接输入矩阵的元素。具体方法如下:将矩阵的元素用方括号括起来,按矩阵行的顺序输入各元素,同一行的各元素之间用空格或逗号分隔,不同行的元素之间用分号分隔。利用冒号表达式建立一个向量冒号表达式可以产生一个行向量,一般格式是:e1:e2:e3其中e1为初始值,e2为步长,e3为终止值。在MATLAB中,还可以用linspace函数产生行向量。其调用格式为:linspace(a,b,n)其中a和b是生成向量的第一个和最后一个元素,n是元素总数。 显然,linspace(a,b,n)与a:(b-a)/(n-1):b等价。2

5、.引用矩阵的元素通过下标引用矩阵的元素,例如A(3,2)=200采用矩阵元素的序号来引用矩阵元素。矩阵元素的序号就是相应元素在内存中的排列顺序。在MATLAB中,矩阵元素按列存储,先第一列,再第二列,依次类推。例如A=[1,2,3;4,5,6]; A(3) ans= 2显然,序号(Index)与下标(Subscript)是一一对应的,以m×n矩阵A为例,矩阵元素A(i,j)的序号为(j-1)*m+i。其相互转换关系也可利用sub2ind和ind2sub函数求得。3.矩阵拆分(1)利用冒号表达式获得子矩阵 ①A(:,j)表示取A矩

6、阵的第j列全部元素;A(i,:)表示A矩阵第i行的全部元素;A(i,j)表示取A矩阵第i行、第j列的元素。 ②A(i:i+m,:)表示取A矩阵第i~i+m行的全部元素;A(:,k:k+m)表示取A矩阵第k~k+m列的全部元素,A(i:i+m,k:k+m)表示取A矩阵第i~i+m行内,并在第k~k+m列中的所有元素。 此外,还可利用一般向量和end运算符来表示矩阵下标,从而获得子矩阵。end表示某一维的末尾元素下标。4.特殊矩阵的生成 常用的产生通用特殊矩阵的函数有:zeros:产生全0矩阵(零矩阵)。ones:产生全1矩阵(幺矩

7、阵)。eye:产生单位矩阵。rand:产生0~1间均匀分布的随机矩阵。randn:产生均值为0,方差为1的标准正态分布随机矩阵。例2-2分别建立3×3、3×2和与矩阵A同样大小的零矩阵。(1)建立一个3×3零矩阵。zeros(3) (2)建立一个3×2零矩阵。zeros(3,2) (3)设A为2×3矩阵,则可以用zeros(size(A))建立一个与矩阵A同样大小零矩阵。A=[123;456];%产生一个2×3阶矩阵A zeros(size(A))%产生一个与矩阵A同样大小的零矩阵例2-3建立随机矩阵:(1)在区间[20,50]

8、内均匀分布的5阶随机矩阵。(2)均值为0.6、方差为0.1的5阶正态分布随机矩阵。 命令如下:x=20+(50-20)*rand(5) y=0.6+sqrt(0.1)*randn(5)用于专门学科的特殊矩阵(1)魔方矩阵 魔方矩阵有一个有趣的性质,其每行、每列及

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