通用的特殊矩阵:
zeros函数:产生全0矩阵,即零矩阵。
ones函数:产生全1矩阵,即幺矩阵。
eye函数:产生对角线为1的矩阵。当矩阵是方阵时,得到一个单位矩阵。
rand函数:产生(0,1)区间均匀分布的随机矩阵。
randn函数:产生均值为0,方差为1的标准正态分布随机矩阵。
Zeros函数的调用格式:
(1) zeros(m):产生m×m零矩阵;
(2) zeros(m,n):产生m×n零矩阵;
(3) zeros(size(A)):产生与矩阵A同样大小的零矩阵;
例一:首先产生5阶两位随机整数矩阵A,再产生均值为0.6,方差为0.1的5阶正态分布随机矩阵B,最后验证(A B)I=IA IB(I为单位矩阵)。
提示:(1)rand函数:产生(0,1)开区间均匀分布的随机数x。
(2)fix(a (b-a 1)*x):产生[a,b]区间上均匀分布的随机整数。
(3)randn函数:产生均值为0、方差为1的标准正态分布随机数x。
(4)μ σx:得到均值为μ、方差为σ2的随机数。
解答:
A=fix(10 (99-10 1)*rand(5))
A =
96 92 86 45 34
53 81 94 68 14
82 96 71 25 18
22 69 78 73 84
47 13 76 12 72
>> B=0.6 sqrt(0.1)*randn(5)
B =
0.3613 0.7009 0.7985 0.2161 0.7174
1.0333 0.6989 0.9457 0.2479 0.5287
0.0588 0.3265 0.9508 0.5978 0.9533
0.5677 0.5905 0.3269 1.0847 0.2556
0.5236 0.5479 0.6245 0.3566 0.6103
>> C=eye(5)
C =
1 0 0 0 0
0 1 0 0 0
0 0 1 0 0
0 0 0 1 0
0 0 0 0 1
>> (A B)*C==C*A B*C
ans =
5×5 logical 数组
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
用于专门学科的特殊矩阵:
(1) 魔方矩阵—magic square
M=magic(3)
M=
N阶魔方阵由1,2,3……n2共n2个整数组成,且每行、每列以及主、副对角线上各n元素之和都相等。
N阶魔方阵每行每列元素的和为(1 2 3 …… n2)/n=(n n3)/2。
MATLAB函数magic(n)产生一个特定的魔方阵。
例2:产生8阶魔方阵,求其每行每列元素的和。
解:M=magic(8);
>> sum(M(1,:))
ans =
260
>> sum(M(:,1))
ans =
260
(2) 范德蒙矩阵
A=vander(1:5)
A =
1 1 1 1 1
16 8 4 2 1
81 27 9 3 1
256 64 16 4 1
625 125 25 5 1
(3) 希尔伯特矩阵
N阶希尔伯特(Hilbert)矩阵的一般形式:
1 1/2 …… 1/n
1/2 1/3 …… 1/(n 1)
…………………………
1/n 1/(n 1)……1/(2n-1)
希尔伯特矩阵的元素为H(i,j)=1/(i j-1)。
例如:
format rat
>> H=hilb(4)
H =
1 1/2 1/3 1/4
1/2 1/3 1/4 1/5
1/3 1/4 1/5 1/6
1/4 1/5 1/6 1/7
注:其中命令第一条是将格式转化为有理分数的形式。
(4) 伴随矩阵
MATLAB生成伴随矩阵的函数是compan(p),其中p是一个多项式的系数向量,高次幂系数排在前,低次幂系数排在后。例如,生成多项式x3-2x2-5x 6的伴随矩阵。
p=[1 -2 -5 6]
>> A=compan(p)
A =
2 5 -6
1 0 0
0 1 0
伴随矩阵的特征值是多项式等于多项式方程的根。
(5) 帕斯卡矩阵:
把二项式系数依次填写在矩阵的左侧对角线上,然后提取左侧的n行n列元素即为n阶帕斯卡(pascal)矩阵。
帕斯卡矩阵的第一行元素和第一列元素都为1,其余位置是该元素的左边元素与上面元素相加。
A=pascal(5)
A =
1 1 1 1 1
1 2 3 4 5
1 3 6 10 15
1 4 10 20 35
1 5 15 35 70
例3:生成5阶帕斯卡矩阵,验证它的逆矩阵的所有元素也为整数。
>> format rat
>> pascal(5)
ans =
1 1 1 1 1
1 2 3 4 5
1 3 6 10 15
1 4 10 20 35
1 5 15 35 70
>> inv(p)
ans =
5 -10 10 -5 1
-10 30 -35 19 -4
10 -35 46 -27 6
-5 19 -27 17 -4
1 -4 6 -4 1