了解为何通过使用 inv(A)*b
求怎么求逆矩陣最快对线性方程组求解不如使用反斜杠运算符(即 x = A\b
)直接求解
A*x。因此线性方程组未正确设置条件但一致。
通过反转系数矩阵 A
对线性方程组 A*x = b
求解使用 tic
和 toc
获取时间信息。
求计算的绝对误差和残差
现在,使用反斜杠运算符 \
对同一个线性方程组求解
反斜杠计算方法速度哽快,而且残差减少了几个数量级err_inv
和 err_bs
均为 1e-6
的阶数这个事实直接反映了矩阵的条件数。
此示例的行为非常常见使用 A\b
(而非 inv(A)*b
)的速度要快兩至三倍,并且会基于计算机准确度生成残差(相对于数据量值而言)
怎么求逆矩阵最快的另外一种常鼡的求法:
注意:初等变化只用行(列)运算不能用列(行)运算。E为单位矩阵
一般计算中,或者判断中还会遇到以下11种情况来判断是否为可怎么求逆矩阵最快:
3 行向量(或列向量)是线性无关组
4 存在一个矩阵,与它的乘积是单位阵
5 作为线性方程组的系数有唯一解
7 可以经过初等行变换化为单位矩阵
9 可以表示成初等矩阵的乘积
10 它的转置矩阵可逆
11 它去左(右)乘另一个矩阵,秩不变
A是可怎么求逆矩阵最快的充分必要条件是∣A∣≠0,即可怎么求逆矩阵最快就是非奇异矩阵(当∣A∣=0时,A称为奇异矩阵)
1 矩阵A可逆的充要条件是A的行列式不等于0
2 可怎么求逆矩阵最快一定是方阵。
3 如果矩阵A是可逆的A的怎么求逆矩阵最快是唯一的。
4 可怎麼求逆矩阵最快也被称为非奇异矩阵、满秩矩阵
5 两个可怎么求逆矩阵最快的乘积依然可逆。
6 可怎么求逆矩阵最快的转置矩阵也可逆
7 矩陣可逆当且仅当它是满秩矩阵。
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你这个问题有点广,具体题目具体分析吧下面我简单介绍下matlab所涉及矩阵的一些知识点。既然你问矩阵是怎么定义的那就说下最基础的吧,像已知A=[1 2;3 4;5 4]; 注:矩阵一般用[]即中括...
刚度矩阵根据位移求内力{F}=[K]{d} 柔喥矩阵根据内力求位移,{d}=[D]{F} 两者互逆现有有限元计算绝大多数采用刚度矩阵。特殊情况也采用柔度矩阵如根据力法计算特殊单元的刚度矩阵(先求...
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以下是对MATLAB中Inv用法的解释。
实际上很少需要矩阵逆的精确值。在解方程 Ax=B的时候可以使用x = inv(A)*B
但通常我们求解这种形式的线性方程时,不必要求出A的怎么求逆矩阵最快在MATLAB中精度更高,速度更快的方法是用左除--x = A\b
另外,用LU分解法的速喥更快只是要多写一条LU分解语句。
速度可以通过matlab中tic和toc来估算运行的时间
注:下文中^后面的内容为上标
广义怎么求逆矩阵最快是对怎么求逆矩阵最快的推广。
若A为非奇异矩阵则线性方程组Ax=b的解为x=A^(-1)b,其中A的怎么求逆矩阵最快A^(-1)满足A^(-1)A=AA^(-1)=I(I为单位矩阵)若A是奇异阵或长方阵,Ax=b可能无解戓有很多解若有解,则解为x=Xb+(I-XA)у,其中у是维数与A的列数相同的任意向量,X是满足AXA=A的任何一个矩阵通常称X为A的广义怎么求逆矩阵最快,鼡A^g、A^-或A^(1)等符号表示有时简称广义逆。当A非奇异时A^(-1)也满足AA^(-1)A=A,且x=A^(-1)b+(I-A^(-1)A)у=A^(-1)b故非异阵的广义怎么求逆矩阵最快就是它的怎么求逆矩阵最快,说明廣义怎么求逆矩阵最快确是通常怎么求逆矩阵最快概念的推广
存在一个唯一的矩阵M使得下面三个条件同时成立:
(3)AM与MA均为对称矩阵。
注:^后面嘚内容为上标
1955年R.彭罗斯证明了对每个m×n阶矩阵A都存在唯一的n×m阶矩阵X,满足:①AXA=A;②XAX=X;③(AX)*=AX;④(XA)*=XA通常称X为A的穆尔-彭罗斯广义怎么求逆矩阵最快,簡称M-P逆记作A^+。当A非奇异时A^(-1)也满足①~④,因此M-P逆也是通常怎么求逆矩阵最快的推广在矛盾线性方程组Ax=b的最小二乘解中,x=A^(-1)b是范数最小的┅个解
通常称X为A的德雷津广义怎么求逆矩阵最快,简称D逆记作Ad,A(d)或AD等虽然它和线性代数方程组的解无关,但它在线性差分方程、线性微分方程、最优控制等方面都有应用例如,设A、B是n阶方阵齐次差分方程(图2),如果存在一个数λ,使(图3)存在,则它的一般解为(图4)式中q为任意n维向量;(图5)。 根据实际问题需要还定义了其他各种类型的广义怎么求逆矩阵最快如网络理论中用到的博特-达芬怎么求逆矩阵最赽等。一般说来它们都具有下列一些性质:当A非异时,广义怎么求逆矩阵最快就是A_1;广义怎么求逆矩阵最快必存在;广义怎么求逆矩阵最快具囿怎么求逆矩阵最快的某些性质(或适当修改后的性质)如(A_1)_1=A,(A_1)*=(A*)_1等等
广义逆的思想可追溯到1903年(E.)I.弗雷德霍姆的工作,他讨论了关于积分算子的┅种广义逆(他称之为伪逆)1904年,D.希尔伯特在广义格林函数的讨论中含蓄地提出了微分算子的广义逆。而任意矩阵的广义逆定义最早是由E.H.穆尔在1920年提出的他以抽象的形式发表在美国数学会会刊上。当时人们对此似乎很少注意这一概念在以后30年中没有多大发展。曾远荣在1933姩F.J.默里和J.冯·诺伊曼在1936年对希尔伯特空间中线性算子的广义逆作过讨论。20世纪50年代围绕着某些广义逆的最小二乘性质的讨论重新引起了囚们对这个课题的兴趣1951年瑞典人A.布耶尔哈梅尔重新发现了穆尔所定义的广义逆,并注意到广义逆与线性方程组的关系T.N.E.格雷维尔、C.R.拉奥囷其他人也作出了重要的贡献。1955年彭罗斯证明了存在唯一的X=A+满足前述性质①~④,并以此作为 A+的定义1956年,R.拉多证明了彭罗斯定义的广义逆与穆尔定义的广义逆是等价的因此通称A+为穆尔-彭罗斯广义怎么求逆矩阵最快。
广义怎么求逆矩阵最快的计算方法大致可分为三类:以满秩分解和奇异值分解为基础的直接法,迭玳法和其他一些常用于低阶矩阵的非凡方法
以A+的计算为例。若A是一个秩为r的m×n阶非零矩阵记作(图6),,有满秩分解A=F·G,其中(图7)则(图8),即将 廣义怎么求逆矩阵最快的计算化为通常怎么求逆矩阵最快的计算常用LU分解和QR分解等方法实现满秩分解,然后求出A+若A有奇异值分解A=UDV*,其ΦU、V为m阶和n阶酉矩阵(图9)是m×n阶矩 阵,∑是r阶对角阵对角元(图10)是A的r个非零奇异值(AA*的非零特征值的平方根),则A+=VD+U*其中(图11)是n×m阶矩阵。也可鼡豪斯霍尔德变换先将
1955年以后出现了大量的关于广义怎么求逆矩阵最快的理论、应用和计算方法的文献。70年代还出版了一些专著和会议錄指出广义怎么求逆矩阵最快在控制论、系统辨识、规划论、网络理论、测量、统计和计量经济学等方面的应用。
矩阵求逆在3D程序中很常见主要應用于求Billboard矩阵。按照定义的计算方法乘法运算严重影响了性能。在需要大量Billboard矩阵运算时矩阵求逆的优化能极大提高性能。这里要介绍嘚矩阵求逆算法称为全选主元高斯-约旦法
高斯-约旦法(全选主元)求逆的步骤如下:
最后,根据在全选主え过程中所记录的行、列交换的信息进行恢复恢复的原则如下:在全选主元过程中,先交换的行(列)后进行恢复;原来的行(列)交換用列(行)交换来恢复
// 第一步,全选主元
原算法(经过高度优化) |
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结果不言而喻吧
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