如何用matlab求解齐次线性方程组

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发布: 2024-06-09 23:46:03
原创
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用 MATLAB 求解齐次线性方程组的步骤包括:创建系数矩阵和增广矩阵、使用 rref 函数化为阶梯形、分析阶梯形找出基本变量和自由变量、求解基本变量、表达自由变量。

如何用matlab求解齐次线性方程组

如何用 MATLAB 求解齐次线性方程组

步骤 1: 创建系数矩阵
首先,将方程组中的系数整理成一个矩阵 A。例如,对于方程组:

<code>2x + 3y = 0
-x + y = 0</code>
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系数矩阵 A 为:

<code>A = [2 3; -1 1]</code>
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步骤 2: 创建增广矩阵
将系数矩阵 A 与一个由零组成的列向量 b 拼接在一起,形成增广矩阵 [A | b]。对于齐次方程组,b 为一个全是零的列向量:

<code>b = [0; 0]</code>
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增广矩阵为:

<code>[A | b] = [2 3 | 0; -1 1 | 0]</code>
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步骤 3: 使用 rref 函数
使用 rref 函数将增广矩阵化为阶梯形。

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<code>rref_matrix = rref([A | b])</code>
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步骤 4: 分析阶梯形
阶梯形中的非零行对应于方程组中的线性无关方程。例如,如果阶梯形有 k 个非零行,则方程组有 n-k 个自由变量。

步骤 5: 求解基本变量
阶梯形中的每一列对应于一个变量。非零行中的变量称为基本变量。求解基本变量的值:

<code>x = rref_matrix(:, end-k+1:end)</code>
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其中 k 是自由变量的数量。

步骤 6: 表达自由变量
求解自由变量,使用参数化形式。自由变量通常表示为 t

<code>t = linspace(0, 1, 100); % 任意值范围

% 求解一个自由变量时
x1 = x(:, 1) + t * x(:, 2);

% 求解多个自由变量时,每个自由变量用不同参数表示
x1 = x(:, 1) + t1 * x(:, 2) + t2 * x(:, 3) + ...;</code>
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