Матричные вычисления в MATLAB

В системе MatLab основной единицей данных является матрица, поэтому система имеет обширный набор стандартных функций и операций по обработке матриц, который позволяет:

- формировать новые матрицы стандартного вида;

- выполнять матричные арифметические операции;

- вычислять матричные характеристики и математические функции.

Для формирования новых матриц стандартного вида применяются следующие системные функции:

rand(M, N) – формирует прямоугольную матрицу размерностью M× N, элементами которой являются случайные числа в интервале (0.0; 1.0), функция rand без параметров формирует одно случайное число в том же интервале.

ones(M, N) формирует единичную матрицу размерностью M× N.

zeros(M, N) формирует матрицу размерностью M× N, состоящую из нулей.

diag(V) создает диагональную матрицу, в которой элементы вектора V являются элементами главной диагонали.

Матричные арифметические операции представлены следующими:

A+B, A-B матричное сложение и вычитание. Оба операнда этой операции должны иметь одинаковую размерность, если они являются матрицами. Один из операндов может выть скалярной величиной.

A*B матричное умножение. Операция выполняется по правилам матричного умножения, число столбцов матрицы A должно быть равно числу строк матрицы B.

A \ B левое деление матриц. Осуществляет решение системы линейных алгебраических уравнений A*X=B. Число столбцов А должно быть равно числу строк В.

A / B правое деление матриц. Осуществляет решение системы линейных алгебраических уравнений X*A=B.

Х ^ Р возведение матрицы в степень. Эта операция при скалярном значении Р возводит квадратную матрицу Х в степень Р. Если Х – скалярная величина, а Р – квадратная матрица, то Х^Р возводит Х в матричную степень Р. Эта операция является ошибочной, если оба операнда – матрицы.

В MatLab существуют матричные операции, которые выполняются над каждым элементом матрицы, это такие операции, как:

.* поэлементное матричное умножение.

.\ поэлементное левое деление матриц.

. / поэлементное правое деление матриц.

.^ поэлементное возведение матрицы в степень.

Оба операнда этих операций должны иметь одинаковую размерность, или один из них должен являться скалярной величиной.

Операция «апостраф» ′ вычисляет комплексно сопряженную транспонированную матрицу.

Операция «точка апостраф» .′ вычисляет транспонированную матрицу.

Система содержит стандартные функции, позволяющие вычислять различные характеристики матриц:

det(A) вычисляет определитель матрицы;

trace(A) вычисление следа матрицы;

rank(A) вычисление ранга матрицы;

inv(A) вычисление обратной матрицы.