信息与计算科学专业实习报告

1、基础科学学院信息与计算科学专业专业实习报告姓 名：王欢学 号：20112949班 级：110801指导教师：王秀玉摘要Matlab和Mathematical Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用 软件中在数值计算方面首屈一指。Matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、 实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、 控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域， 特别是在进行矩阵运算方面。这个报告的内容是应用Matlab数学计算软件验证一个以矩阵为基础的数学 定理。首先，要学习并了解这个定理基本的数学知识，主要是矩阵的加、减、乘

2、、 除，以及矩阵的逆和转置的相关运算。其次，通过查阅关于Matlab数学软件相关的书籍，学习并熟练掌握Matlab 的基本操作过程，主要学习关于矩阵的基本计算。接着，按照验证这个定理的算法步骤，从1到4，把各个步骤的要求一一进 行实现。最后，由算法步骤5可知，把步骤1到4的计算步骤结果进行整理就可以得 到最后结果矩阵J,并对所给例题进行验证。关键词：Matlab软件 矩阵 计算 定理目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章绪论4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document

3、 1.1研究的目的和意义4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.2矩阵基础知识4 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1.3 Matlab数学软件4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第二章矩阵运算5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 2.1矩阵的基本概念5 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 2.2矩阵的运算6 HYPERLINK l bookma

4、rk59 o Current Document 2.2.1矩阵的加法6 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 2.2.2数与矩阵的乘法7 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 2.2.3矩阵的乘法7 HYPERLINK l bookmark96 o Current Document 2.2.4矩阵的转置8 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document 2.2.5对称矩阵9 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 第三章

5、Matlab数学软件9 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 3.1矩阵的表示9 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 3.2矩阵的创建10 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 3.2.1直接输入法10 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 3.2.2利用Matlab函数创建矩阵10 HYPERLINK l bookmark141 o Current Document 3.2.3利用文件建立矩阵10 H

6、YPERLINK l bookmark144 o Current Document 3.3矩阵的简单操作10 HYPERLINK l bookmark147 o Current Document 3.3.1获取矩阵元素10 HYPERLINK l bookmark153 o Current Document 3.3.2矩阵拆分11 HYPERLINK l bookmark164 o Current Document 3.3.3特殊矩阵11 HYPERLINK l bookmark185 o Current Document 3.4矩阵的运算12 HYPERLINK l bookmark188

7、o Current Document 3.4.1算术运算12 HYPERLINK l bookmark209 o Current Document 3.4.2关系运算13 HYPERLINK l bookmark215 o Current Document 3.4.3逻辑运算14 HYPERLINK l bookmark224 o Current Document 3.5矩阵分析14 HYPERLINK l bookmark227 o Current Document 3.5.1对角阵14 HYPERLINK l bookmark231 o Current Document 3.5.2三角阵1

8、5 HYPERLINK l bookmark236 o Current Document 3.5.3矩阵的转置与旋转15 HYPERLINK l bookmark241 o Current Document 3.5.4矩阵的翻转15 HYPERLINK l bookmark244 o Current Document 3.5.5矩阵的逆与伪逆15 HYPERLINK l bookmark249 o Current Document 3.5.6方阵的行列式16 HYPERLINK l bookmark252 o Current Document 3.5.7矩阵的秩与迹16 HYPERLINK l

9、 bookmark257 o Current Document 3.5.8向量和矩阵的范数16 HYPERLINK l bookmark281 o Current Document 3.5.9矩阵的特征值与特征向量16 HYPERLINK l bookmark287 o Current Document 第四章定理证明17 HYPERLINK l bookmark310 o Current Document 致谢19 HYPERLINK l bookmark313 o Current Document 参考文献20 HYPERLINK l bookmark330 o Current Docum

10、ent 附录21第_章绪论1.1研究的目的和意义Matlab是美国MathWorks公司自20世纪80年代中期推出的数学软件，具 有优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力，可以提供与矩阵有关的强大的 数据处理和图形显示功能，为软件开发人员在程序编制过程中实现数值计算和图 形显示新添了又一行之有效的开发平台，所以一经推出便使其很快在数学软件中 脱颖而出。到目前为止，其最高版本7.0版已经推出。随着版本的不断升级，它 在数值计算及符号计算功能上得到了进一步完善。Matlab已经发展成为多学科、 多种工作平台的功能强大的大型软件，在控制、通信、信号处理及科学计算等领 域中得到广泛的应用，已经被认可

11、为能够有效提高工作效率、改善设计手段的工 具软件。这个论文主要是要使用Matlab数学计算软件证明定理成立，熟练掌握矩阵 及这个软件的基本计算功能。1.2矩阵基础知识在数学中，矩阵（Matrix ）是指纵横排列的二维数据表格，最早来自于方程 组的系数及常数所构成的方阵。这一概念由19世纪英国数学家凯利首先提出。矩阵是高等代数学中的常见工具，也常见于统计分析等应用数学学科中。在 物理学中，矩阵于电路学、力学、光学和量子物理中都有应用；计算机科学中， 三维动画制作也需要用到矩阵。矩阵的运算是数值分析领域的重要问题。将矩 阵分解为简单矩阵的组合可以在理论和实际应用上简化矩阵的运算。对一些应用 广泛而

12、形式特殊的矩阵，例如稀疏矩阵和准对角矩阵，有特定的快速运算算法。 关于矩阵相关理论的发展和应用，请参考矩阵理论。在天体物理、量子力学等领 域，也会出现无穷维的矩阵，是矩阵的一种推广。1.3 Matlab数学软件Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据 可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 Matlab和Simulink两大部分。Matlab是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。 是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计 的高科技计算环境。它将数值分

13、析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态 系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研 究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决 方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编 辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。Matlab软件有着很多优点：1）高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解 脱出来；2）具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；3）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌 握；4）功能丰富的应用工具箱（如信号处理工具箱、通信工具

14、箱等），为用户提 供了大量方便实用的处理工具。第二章矩阵运算2.1矩阵的基本概念矩阵，是由幽个数组成的一个欧行理列的矩形表格，通常用大写字母瓦玖6表示，组成矩阵的每一个数，均称为矩阵的元素，通常用小写字母其元素表示，其中下标都是正整数，他们表示该元素在12-_ 钓 1 a22日=矩阵中的位置。比如， 粕噩“翌 侦 或H = 儿瞬表示一个阳邓 矩 阵，下标计表示元素位于该矩阵的第，行、第J列。元素全为零的矩阵称为 零矩阵。，也称为一个状维列向量；而一个*矩特别地，一个状xl矩阵阵月=（她或，九），也称为一个冉维行向量。当一个矩阵的行数酬与烈数就相等时，该矩阵称为一个幽阶方阵。对于 方阵，从左上角

15、到右下角的连线，称为主对角线；而从左下角到右上角的连线称为付对角线。若一个理阶方阵的主对角线上的元素都是1,而其余元素都是零，则称为单位矩阵，记为码，即:主对角线上（下）方的元素都是零，则称为下（上）响。如一个理阶方阵的 三角矩阵，例如，01K是一个苏阶下三角矩阵，而则是个欧阶上三角矩阵。今后我们用财成峙表示数域F上的沈小矩阵构成的集合，而用财心（峙或者财J畛表示数域F上的 苏阶方阵构成的集合。2.2矩阵的运算2.2.1矩阵的加法如果占=屈）切=0）是两个同型矩阵（即它们具有相同的行数和列数，比 如说&脆甄），则定义它们的和H+月仍为与它们同型的矩阵（即A +）,月+月的元素为月和对应元素的和

16、，即：且+占二 （%.+%给定矩阵妇& ,我们定义其负矩阵T 为：T =。这样我们可以定义同型矩阵的减法为:AP = A + （-E）。由于矩阵的加法运算归结为其元 素的加法运算，容易验证，矩阵的加法满足下列运算律：（1）交换律：H + 3 = + H ；（2）结合律：H + （3 + C） = （H +月）+ C ；（3）存在零元：H + O = Q + A = H ；（4）存在负元：妇（T） = （T） + H = Q。2.2.2数与矩阵的乘法设为一个数，妇MX、闽，则定义人与的乘积况应仍为 血成JF）中的一个矩阵，膈 中的元素就是用数只乘月中对应的元素的道德， 即 4 g。由定义可知：（

17、TM = T。容易验证数与矩阵的乘法满足下列 运算律：（1）= A ；（2）只3 +月）=腥+物；（3）（只+小二仙+庭；（4）即）月二只W）二必H）。2.2.3矩阵的乘法设月=（吗.）为 5 距阵，为E 距阵，则矩阵H可以左乘矩阵月（注意：距阵H德列数等与矩阵片的行数），所得的积为一个欧对距阵C，即4C，其中，并且*。据真的乘法满足下列运算律（假定下面的运算均有意义）：（1）结合律：（展） =成月（7）；（2）左分配律：月（月+。）=展+如；（3）右分配律：3 +月）dC + 时；（4）数与矩阵乘法的结合律：（徵）”（展）=&也5）；（5）单位元的存在性：四盘。Ak = AA-A若A为就阶方

18、阵，则对任意正整数止，我们定义：，并规定：件=占由于矩阵乘法满足结合律，我们有：=W，（渺）1成。注意：矩阵的乘法与通常数的乘法有很大区别，特别应该注意的是：（1）矩阵乘法不满足交换律：一般来讲即便有意义，瓦4也未必有意 义；倘使朋，都有意义，二者也未必相等（请读者自己举反例）。正是由于这 个原因，一般来讲，叫+月）、逐+由月+月 3闵渺甘。（2）两个非零矩阵的乘积可能是零矩阵，即 = 0未必能推出元二或者 ，=。（请读者自己举反例）。（3）消去律部成立：如果如=妃 并且H部，未必有B = C。2.2.4矩阵的转置f /J /T - - - /T 11 % %21 吃 , 吃日=定义：设0】

19、为欧矩阵，我们定义h的转置为一4 a21侦招a12 a22 a?n2个g幽矩阵，并用逐表示月的转置，即：I知吃 -冬J。矩阵的转置运算满足下列运算律：（1）（逐）1;（2）3+时顼+庆；（3 ） S；（4 ）（展号庆逐。2.2.5对称矩阵定义1.11冉阶方阵H若满足条件：泄=A，则称H为对称矩阵；若满足 条件：逐二T，则称H为反对称矩阵。若设 二（%），则月为对称矩阵，当 且仅当听=纱对任意的Um成立；只为反对称矩阵，当且仅 当% = 一财 对任意的门=2-乎 成立。从而反对称局针对角线上的元素必为 零。对称矩阵具有如下性质：（1）对于任意刑小 矩阵应，为打阶对称矩阵；而 出为酬阶对称 矩阵；

20、（2）两个同阶（反）对称矩阵的和，仍为（反）对称矩阵；（3） 如果两个同阶（反）对称矩阵可交换，即心曲，则它们的 乘积必为对称矩阵，即= AB。第三章Matlab数学软件3.1矩阵的表示在Matlab中创建矩阵有以下规则：a、矩阵元素必须在”内；b、矩阵的同行元素之间用空格（或”,”）隔开；c、矩阵的行与行之间用”;”（或回车符）隔开；d、矩阵的元素可以是数值、变量、表达式或函数；e、矩阵的尺寸不必预先定义。3.2矩阵的创建3.2.1直接输入法最简单的建立矩阵的方法是从键盘直接输入矩阵的元素，输入的方法按照上 面的规则。建立向量的时候可以利用冒号表达式，冒号表达式可以产生一个行向 量，一般格式

21、是：e1:e2:e3，其中el为初始值，e2为步长，e3为终止值。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。3.2.2利用Matlab函数创建矩阵基本矩阵函数如下：ones()函数：产生全为1的矩阵，ones(n):产生n*n维的全1矩阵， ones(m,n):产生m*n维的全1矩阵；zeros(涵数：产生全为0的矩阵；rand()函数：产生在(0，1)区间均匀分布的随机阵；eye()函数：产生单位阵；randn()函数：产生均值为0，方差为1的标准正态分布随机矩阵。3.2.3利用文件建立

22、矩阵当矩阵尺寸较大或为经常使用的数据矩阵，则可以将此矩阵保存为文件，在 需要时直接将文件利用load命令调入工作环境中使用即可。同时可以利用命令 reshape对调入的矩阵进行重排。reshape(A,m,n)，它在矩阵总元素保持不变的前 提下，将矩阵A重新排成m*n的二维矩阵。3.3矩阵的简单操作3.3.1获取矩阵元素可以通过下标(行列索引)引用矩阵的元素，如Matrix(m,n)。也可以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。序号(1的。乂)与下标(Subscript )是一一对应的，以m*n矩阵A为例，矩阵元 素

23、 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。3.3.2矩阵拆分3.3.2.1利用冒号表达式获得子矩阵A(:,j)表示取A矩阵的第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。A(i:i+m,:)表示取A矩阵第ii+m行的全部元素；A(:,k:k+m)表示取A矩 阵第kk+m列的全部元素，A(i:i+m,k:k+m)表示取A矩阵第ii+m行内，并在第 kk+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。3.3

24、.2.2利用空矩阵删除矩阵的元素在Matlab中，定义为空矩阵。给变量X赋空矩阵的语句为X=。注意， X=与 clear X不同，clear是将X从工作空间中删除，而空矩阵则存在于工作空 间中，只是维数为0。3.3.3特殊矩阵3.3.3.1魔方矩阵魔方矩阵有一个有趣的性质，其每行、每列及两条对角线上的元素和都相等。 对于n阶魔方阵，其元素由1,2,3,1共n2个整数组成。Matlab提供了求魔方 矩阵的函数magic(n)，其功能是生成一个n阶魔方阵。3.3.3.2范得蒙矩阵范得蒙(Vandermonde)矩阵最后一列全为1，倒数第二列为一个指定的向量， 其他各列是其后列与倒数第二列的点乘积。

25、可以用一个指定向量生成一个范得蒙 矩阵。在Matlab中，函数vander(V)生成以向量V为基础向量的范得蒙矩阵。3.3.3.3希尔伯特矩阵希尔伯特矩阵在Matlab中，生成希尔伯特矩阵的函数是hilb(n)。使用一般 方法求逆会因为原始数据的微小扰动而产生不可靠的计算结果。Matlab中，有一 个专门求希尔伯特矩阵的逆的函数invhilb(n)，其功能是求n阶的希尔伯特矩阵 的逆矩阵。3.3.3.4托普利兹矩阵托普利兹(Toeplitz )矩阵除第一行第一列外，其他每个元素都与左上角的元素 相同。生成托普利兹矩阵的函数是toeplitz(x,y)，它生成一个以x为第一列，y为 第一行的托普

26、利兹矩阵。这里x, y均为向量，两者不必等长。toeplitz(x)用向量x 生成一个对称的托普利兹矩阵。3.3.3.5伴随矩阵伴随矩阵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，高次幕系数排在前，低次幕排在后。3.3.3.6帕斯卡矩阵帕斯卡矩阵我们知道，二次项(x+y)n展开后的系数随n的增大组成一个三角 形表，称为杨辉三角形。由杨辉三角形表组成的矩阵称为帕斯卡(Pascal)矩阵。 函数pascal(n)生成一个n阶帕斯卡矩阵。3.4矩阵的运算3.4.1算术运算Matlab的基本算术运算有：+(加)、一(减)、*(乘)、/(右除)、(左除)、A(乘

27、方)、转置)。运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是一种特例。3.4.1.1矩阵加减矩阵加减运算假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加 减运算。运算规则是：若A和B矩阵的维数相同，则可以执行矩阵的加减运算，A和B矩阵的相应元素相加减。如果A与B的维数不相同，则Matlab将给出错 误信息，提示用户两个矩阵的维数不匹配。3.4.1.2矩阵乘法矩阵乘法假定有两个矩阵A和B，若A为m*n矩阵，B为n*p矩阵，则C=A*B 为m*p矩阵。3.4.1.3矩阵除法矩阵除法在Matlab中，有两种矩阵除法运算：和/，分别表示左除和右除。 如果A矩阵是非奇异方阵，则AB和B/A运算

28、可以实现。AB等效于A的逆左 乘B矩阵，也就是inv（A）*B，而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是 B*inv（A）。对于含有标量的运算，两种除法运算的结果相同。对于矩阵来说，左 除和右除表示两种不同的除数矩阵和被除数矩阵的关系，一般AB#B/AO3.4.1.4矩阵的乘方矩阵的乘方一个矩阵的乘方运算可以表示成AW，要求A为方阵，x为标量。3.4.1.5矩阵的转置矩阵的转置对实数矩阵进行行列互换，对复数矩阵，共轭转置，特殊的，操 作符.共轭不转置（见点运算）；3.4.1.6点运算点运算在Matlab中，有一种特殊的运算，因为其运算符是在有关算术运算 符前面加点，所以叫点运算。点运算符有.

29、*、./、.和.人。两矩阵进行点运算是指 它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。3.4.2关系运算Matlab提供了 6种关系运算符： （小于）、=（小于或等于）、（大于）、=（大 于或等于）、=（等于）、二（不等于）。关系运算符的运算法则为：（1）当两个比较量是标量时，直接比较两数的大小。若关系成立，关系表达 式结果为1,否则为0;当参与比较的量是两个维数相同的矩阵时，比较是对两矩阵相同位置的 元素按标量关系运算规则逐个进行，并给出元素比较结果。最终的关系运算的结 果是一个维数与原矩阵相同的矩阵，它的元素由0或1组成；当参与比较的一个是标量，而另一个是矩阵时，则把标量与矩阵的每

30、一 个元素按标量关系运算规则逐个比较，并给出元素比较结果。最终的关系运算的 结果是一个维数与原矩阵相同的矩阵，它的元素由0或1组成。3.4.3逻辑运算Matlab提供了 3种逻辑运算符：&(与)、1(或)和(非)。逻辑运算的运算法则 为：在逻辑运算中，确认非零元素为真，用1表示，零元素为假，用0表示;设参与逻辑运算的是两个标量a和b，那么，a&b a,b全为非零时，运算 结果为1，否则为0。alb a,b中只要有一个非零，运算结果为1。a当a是零时， 运算结果为1；当a非零时，运算结果为0。若参与逻辑运算的是两个同维矩阵，那么运算将对矩阵相同位置上的元 素按标量规则逐个进行。最终运算结果是一个

31、与原矩阵同维的矩阵，其元素由1 或0组成；若参与逻辑运算的一个是标量，一个是矩阵，那么运算将在标量与矩阵 中的每个元素之间按标量规则逐个进行。最终运算结果是一个与矩阵同维的矩 阵，其元素由1或0组成；逻辑非是单目运算符，也服从矩阵运算规则；在算术、关系、逻辑运算中，算术运算优先级最高，逻辑运算优先级最 低。3.5矩阵分析3.5.1对角阵对角阵只有对角线上有非0元素的矩阵称为对角矩阵，对角线上的元素 相等的对角矩阵称为数量矩阵，对角线上的元素都为1的对角矩阵称为单位矩 阵。(1)提取矩阵的对角线元素设A为m*n矩阵，diag(A涵数用于提取矩阵A 主对角线元素，产生一个具有min(m,n)个元素

32、的列向量。diag(A)函数还有一种 形式diag(A,k)，其功能是提取第k条对角线的元素。(2)构造对角矩阵设V为具有m个元素的向量，diag(V)将产生一个m*m对 角矩阵，其主对角线元素即为向量 V的元素。diag(V)函数也有另一种形式 diag(V,k)，其功能是产生一个n*n(n=m+k)对角阵，其第m条对角线的元素即为 向量V的元素。3.5.2三角阵三角阵又进一步分为上三角阵和下三角阵，所谓上三角阵，即矩阵的对角线 以下的元素全为0的一种矩阵，而下三角阵则是对角线以上的元素全为0的一种 矩阵。上三角矩阵 求矩阵A的上三角阵的Matlab函数是triu(A)。triu(A)函数

33、也有另一种形式triu(A,k)，其功能是求矩阵A的第k条对角线以上的元素。下三角矩阵在Matlab中，提取矩阵A的下三角矩阵的函数是tril(A)和 tril(A,k)，其用法与提取上三角矩阵的函数triu(A)和triu(A,k)完全相同。3.5.3矩阵的转置与旋转矩阵的转置转置运算符是单撇号()。矩阵的旋转 利用函数rot90(A,k)将矩阵A旋转90o的k倍，当k为1时 可省略。3.5.4矩阵的翻转对矩阵实施左右翻转是将原矩阵的第一列和最后一列调换，第二列和倒数第 二列调换，依次类推。矩阵A实施左右翻转的函数是fliplr(A)，对矩阵A实 施上下翻转的函数是flipud(A)。3.5

34、.5矩阵的逆与伪逆矩阵的逆对于一个方阵A，如果存在一个与其同阶的方阵B，使得： AB=BA=I (I为单位矩阵)则称B为A的逆矩阵，当然，A也是B的逆矩阵。求 方阵A的逆矩阵可调用函数inv(A)。矩阵的伪逆如果矩阵A不是一个方阵，或者A是一个非满秩的方阵时，矩阵A没有逆矩阵，但可以找到一个与A的转置矩阵A同型的矩阵B,使得： ABA=A, BAB=B此时称矩阵B为矩阵A的伪逆，也称为广义逆矩阵。在Matlab 中，求一个矩阵伪逆的函数是pinv(A)。3.5.6方阵的行列式把一个方阵看作一个行列式，并对其按行列式的规则求值，这个值就称为矩 阵所对应的行列式的值。在Matlab中，求方阵A所对

35、应的行列式的值的函数是 det(A)。3.5.7矩阵的秩与迹矩阵的秩 矩阵线性无关的行数与列数称为矩阵的秩。在Matlab中，求 矩阵秩的函数是rank(A)。矩阵的迹矩阵的迹等于矩阵的对角线元素之和，也等于矩阵的特征值之 和。在Matlab中，求矩阵的迹的函数是trace(A)。3.5.8向量和矩阵的范数矩阵或向量的范数用来度量矩阵或向量在某种意义下的长度。范数有多种方 法定义，其定义不同，范数值也就不同。向量的3种常用范数及其计算函数 在Matlab中，求向量范数的函数为：a、norm(V)或norm(V,2):计算向量V的2-范数；b、norm(V,1)：计算向量V的1-范数；c、nor

36、m(V,inf):计算向量V的s-范数。矩阵的范数及其计算函数Matlab提供了求3种矩阵范数的函数，其函 数调用格式与求向量的范数的函数完全相同。矩阵的条件数 在Matlab中，计算矩阵A的3种条件数的函数是：a、cond(A,1)计算A的1-范数下的条件数；b、cond(A)或cond(A,2)计算A的2-范数数下的条件数；c、cond(A,inf)计算A的s-范数下的条件数。3.5.9矩阵的特征值与特征向量在Matlab中，计算矩阵A的特征值和特征向量的函数是eig(A)，常用的调用格式有3种：E=eig(A):求矩阵A的全部特征值，构成向量E。V,D=eig(A)：求矩阵A的全部特征值

37、，构成对角阵D，并求A的特征 向量构成V的列向量。V,D=eig(A,nobalance)：与第2种格式类似，但第2种格式中先对A作 相似变换后求矩阵A的特征值和特征向量，而格式3直接求矩阵A的特征值和 特征向量。第四章定理证明这个报告的内容就是是应用Matlab数学计算软件验证一个以矩阵为基础的 数学定理。题目如下：以下给出几个计算周期Jacobi矩阵广义逆的定理,及算法，请用某种语言编出 程序，并对所给例题进行运算.下文中A+表示A的Moore - Penrose逆，Ad表示A的Drazin逆，A+t表示A+ 的转置矩阵，/为单位矩阵。(ab11bab122J 二二ba23V bnbn -

38、 1阵(ab11bab122M 二ba23Vbn-2bn气-1a )ne膈,b0, i = 1,2,., n时，称为周期),Y 二(bn ) 0:,a 二(a )b10,0 =(0 )0,J 二b0.bn - 2.n - 2a)n-1 bV bn-1 )0 V。)Van-1)Jacobi，a)n(b1 ,a b2 2A = b2a3b3bn-3an - 2bn - 2 )(a0)(a A 丫 11 k 0 0-A-1a0)(0A)I 尸邛 TA-1a 0 /验证:定理 3 若M+My =y 但p = a -y tM +y 0,则n(M + + p-i M +yy tM + - p-i M +y

39、)J+ =.一 p-iy tm +p-i )首先，我们学习了这个定理基本的数学知识，主要是矩阵的加、减、乘、除， 以及矩阵的逆和转置相关运算。其次，通过查阅关于Matlab数学软件相关的书 籍，学习并熟练掌握Matlab的基本操作过程，主要学习关于矩阵的基本运算操 作。接着，按照验证这个定理的算法步骤，从1到4，把各个步骤的要求一一进 行实现。具体步骤是：1.计算M +;验证M+My=y 但p = a -ytM +y n 0;n计算 P-i, P-iM +y 及p-iy tM + ;4.计算 M + + P-iM +yy tM + ;把步骤i到4的计算步骤结果进行整理就可以得-P-i M +y

40、)最后，由算法步骤5可知， 到最后结果矩阵M + + P-i M +yy tM +-P -iy tm +P -i2 3 0 002 )3 -2 6 0000 6 3 7000 0 7 -48 00 0 0 86720007-5.4 ?并用J进行检验。致谢本论文在王秀玉老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识、严谨的治 学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇 高风范，朴实无法、平易近人的人格魅力对本人影响深远。不仅使本人树立了远 大的学习目标、掌握了基本的研究方法，还使本人明白了许多为人处事的道理。 本次论文的完成，每一步都是在老师的悉心指导下完成的，倾注了老师大量的心 血。在此，我向王老师致以最真挚的谢意。其次，感谢长春工业大学基础科学学院的所有老师们，从他们身上我学到了 很多宝贵的知识和为人处