matlab上三角系数矩阵matlab求解线性方程组组求解,m文件建立出现错误,求指导

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Matlab求解线性方程组、非线性方程组 实例说明
    该文章讲述了Matlab求解线性方程组、非线性方程组 实例说明.
求解线性方程组
solve,linsolve
A=[5 0 4 2;1 -1 2 1;4 1 2 0;1 1 1 1];
%矩阵的行之间用分号隔开,元素之间用逗号或空格
B=[3;1;1;0]
X=zeros(4,1);%建立一个4元列向量
X=linsolve(A,B)
diff(fun,var,n):对表达式fun中的变量var求n阶导数。
例如:F=sym('u(x,y)*v(x,y)'); %sym()用来定义一个符号表达式
diff(F); %matlab区分大小写
pretty(ans) %pretty():用习惯书写方式显示变量;ans是答案表达式
非线性方程求解
fsolve(fun,x0,options)
其中fun为待解方程或方程组的文件名;
x0位求解方程的初始向量或矩阵;
option为设置命令参数
建立文件fun.m:
function y=fun(x)
y=[x(1)-0.5*sin(x(1))-0.3*cos(x(2)), ...
x(2) - 0.5*cos(x(1))+0.3*sin(x(2))];
&&x0=[0.1,0.1];fsolve(@fun,x0,optimset('fsolve'))
...为续行符
m文件必须以function为文件头,调用符为@;文件名必须与定义的函数名相同;fsolve()主要求解复杂非线性方程和方程组,求解过程是一个逼近过程。
Matlab求解线性方程组
AX=B或XA=B
在MATLAB中,求解线性方程组时,主要采用前面章节介绍的除法运算符&/&和&&。如:
X=AB表示求矩阵方程AX=B的解;
X=B/A表示矩阵方程XA=B的解。
对方程组X=AB,要求A和B用相同的行数,X和B有相同的列数,它的行数等于矩阵A的列数,方程X=B/A同理。
如果矩阵A不是方阵,其维数是m&n,则有:
m=n 恰定方程,求解精确解;
m&n 超定方程,寻求最小二乘解;
m&n 不定方程,寻求基本解,其中至多有m个非零元素。
针对不同的情况,MATLAB将采用不同的算法来求解。
一.恰定方程组
恰定方程组由n个未知数的n个方程构成,方程有唯一的一组解,其一般形式可用矩阵,向量写成如下形式:
Ax=b 其中A是方阵,b是一个列向量;
在线性代数教科书中,最常用的方程组解法有:
(1)利用cramer公式来求解法;
(2)利用矩阵求逆解法,即x=A-1b;
(3)利用gaussian消去法;
(4)利用lu法求解。
一般来说,对维数不高,条件数不大的矩阵,上面四种解法所得的结果差别不大。前三种解法的真正意义是在其理论上,而不是实际的数值计算。MATLAB中,出于对算法稳定性的考虑,行列式及逆的计算大都在lu分解的基础上进行。
在MATLAB中,求解这类方程组的命令十分简单,直接采用表达式:x=Ab。
在MATLAB的指令解释器在确认变量A非奇异后,就对它进行lu分解,并最终给出解x;若矩阵A的条件数很大,MATLAB会提醒用户注意所得解的可靠性。
如果矩阵A是奇异的,则Ax=b的解不存在,或者存在但不唯一;如果矩阵A接近奇异时,MATLAB将给出警告信息;如果发现A是奇异的,则计算结果为inf,并且给出警告信息;如果矩阵A是病态矩阵,也会给出警告信息。
注意:在求解方程时,尽量不要用inv(A)*b命令,而应采用Ab的解法。因为后者的计算速度比前者快、精度高,尤其当矩阵A的维数比较大时。另外,除法命令的适用行较强,对于非方阵A,也能给出最小二乘解。
二.超定方程组
对于方程组Ax=b,A为n&m矩阵,如果A列满秩,且n&m。则方程组没有精确解,此时称方程组为超定方程组。线性超定方程组经常遇到的问题是数据的曲线拟合。对于超定方程,在MATLAB中,利用左除命令(x=Ab)来寻求它的最小二乘解;还可以用广义逆来求,即x=pinv(A),所得的解不一定满足Ax=b,x只是最小二乘意义上的解。左除的方法是建立在奇异值分解基础之上,由此获得的解最可靠;广义逆法是建立在对原超定方程直接进行householder变换的基础上,其算法可靠性稍逊与奇异值求解,但速度较快;
求解超定方程组
A=[2 -1 3;3 1 -5;4 -1 1;1 3 -13]
b=[3 0 3 -6]&;
x2=pinv(A)*b
可见x1并不是方程Ax=b的精确解,用x2=pinv(A)*b所得的解与x1相同。
三.欠定方程组
欠定方程组未知量个数多于方程个数,但理论上有无穷个解。MATLAB将寻求一个基本解,其中最多只能有m个非零元素。特解由列主元qr分解求得。
解欠定方程组
A=[1 -2 1 1;1 -2 1 -1;1 -2 1 5]
b=[1 -1 5]&
Warning:Rank deficient,rank=2 tol=4.
x2=pinv(A)*b
四.方程组的非负最小二乘解
在某些条件下,所求的线性方程组的解出现负数是没有意义的。虽然方程组可以得到精确解,但却不能取负值解。在这种情况下,其非负最小二乘解比方程的精确解更有意义。在MATLAB中,求非负最小二乘解常用函数nnls,其调用格式为:
(1)X=nnls(A,b)返回方程Ax=b的最小二乘解,方程的求解过程被限制在x 的条件下;
(2)X=nnls(A,b,TOL)指定误差TOL来求解,TOL的默认值为TOL=max(size(A))*norm(A,1)*eps,矩阵的-1范数越大,求解的误差越大;
(3)[X,W]=nnls(A,b) 当x(i)=0时,w(i)&0;当下x(i)&0时,w(i)0,同时返回一个双向量w。
求方程组的非负最小二乘解
A=[3.8 0.6710
-0.3 -0.7302
0.2 4.0261];
b=[-1.000 1.0];
[X,W]=nnls(A,b)
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