MATLAB方程的图形法迭代法直接法
MATLAB计算方法3解线性方程组计算解法
直到(n-1) 原方程组化为
a11 x1 a12 x2 a1n xn a1,n1 a22 x2 a2 n xn a2 ,n1
ann xn an ,n1
(上三角方程组) （3.2) 以上为消元过程。
(n) 回代求解公式
a n ,n1 xn a nn n x k 1 [a k ,n1 a kj x j ] a kk j k 1 ( k n 1, n 2,...,1)
由矩阵乘法 (1) 1) l11 a11 l11
umj 1 ukj a kj ukj a kj l km umj
m 1
k 1
2 求L的第k列：用L的第i行 u的第k列
(i k 1, , n)，即 ( l i 1 , , l ik , l kk , 0 0) ( u1k , u2 k , , ukk , 0 0)' a ik
( 2) 1)求u的第2行：用L的第2行 u的第j列 （j 2, , n) l 21 u1 j 1 u2 j a 2 j u2 j a 2 j l 21u1 j 2)求L的第2列：用L的第i行 u的第2列 （i 3,4, , n) l i 1 u12 l i 2 u22 a i 2 l i 2 (a i 2 l i 1 u12 ) / u22
m 1
l
k 1
im
umk l ik ukk a ik
k 1
l ik a ik l im umk ukk m 1
LU分解式： u1 j a1 j ( j 1,2, n) l i 1 a i 1 u11 ( i 2,3, , n) k 1 ukj a kj l km umj a kj m 1 ( j k , k 1, , n) k 1 l ik a ik l im umk ukk a ik m 1 ( i k 1, , n) ( k 2, 3, , n )
MATLAB中的线性代数运算方法详述
MATLAB中的线性代数运算方法详述导言：线性代数是数学中的一个重要分支，它研究向量空间及其线性变换、线性方程组和矩阵等概念。
在科学计算与工程实践中，线性代数的应用十分广泛。
MATLAB作为一种强大的数值计算软件，提供了丰富的线性代数运算方法，能够帮助用户高效地解决各种与矩阵、向量相关的问题。
本文将详细介绍MATLAB中常用的线性代数运算方法，并且从算法原理到具体函数的使用进行详细说明。
一、矩阵运算在MATLAB中，矩阵是一种重要的数据类型，它可以表示线性系统、图像等多种实际问题。
矩阵的加法和乘法是线性代数运算中最基本的运算，MATLAB提供了相应的函数来进行矩阵的加法和乘法运算。
1.1 矩阵加法MATLAB中的矩阵加法使用“+”操作符进行操作，可以直接对两个矩阵进行加法运算。
例如，给定两个矩阵A和B，可以使用"A + B"来进行矩阵加法运算。
1.2 矩阵乘法MATLAB中的矩阵乘法使用"*"操作符进行操作，可以直接对两个矩阵进行乘法运算。
需要注意的是，矩阵相乘的维度要满足匹配规则，即乘法前一个矩阵的列数要等于后一个矩阵的行数。
例如，给定两个矩阵A和B，可以使用"A * B"来进行矩阵乘法运算。
二、向量运算向量是线性代数中常用的数据结构，它可以表示方向和大小。
在MATLAB中，向量是一种特殊的矩阵，可以使用矩阵运算中的方法进行计算。
2.1 向量点乘向量的点乘是指两个向量对应位置上元素的乘积之和。
MATLAB中可以使用“.*”操作符进行向量的点乘运算。
例如，给定两个向量A和B，可以使用"A .* B"来进行向量点乘运算。
2.2 向量叉乘向量的叉乘是指两个三维向量的运算结果，它得到一个新的向量，该向量与两个原始向量都垂直。
MATLAB中可以使用叉乘函数cross()进行向量的叉乘运算。
例如，给定两个向量A和B，可以使用"cross(A, B)"来进行向量叉乘运算。
matlab方程组数值解法
matlab方程组数值解法Matlab方程组数值解法随着科学技术的发展，数值计算在科学研究和工程实践中的应用越来越广泛。
对于复杂的数学模型，通过解析方法求得准确的解析解往往是困难的甚至不可能的。
因此，数值解法成为了求解这些问题的重要手段之一。
Matlab作为一种强大的数值计算工具，提供了多种数值解法来解决方程组的数值求解问题。
在Matlab中，求解方程组的数值解法主要包括直接法和迭代法两种。
直接法是指通过一系列直接计算来求解方程组的解，常见的方法有高斯消元法和LU分解法。
迭代法则是通过迭代计算来逼近方程组的解，常见的方法有雅可比迭代法和高斯-赛德尔迭代法。
高斯消元法是一种经典的直接法，它通过消元和回代的方式将方程组化为简化的三角方程组，然后通过回代计算得到解。
Matlab中提供了直接调用的函数，如"linsolve"函数，可以直接求解线性方程组。
对于非线性方程组，可以通过牛顿法等迭代法来求解。
LU分解法是另一种常用的直接法，它将方程组的系数矩阵分解为一个下三角矩阵和一个上三角矩阵的乘积，然后通过回代计算得到解。
在Matlab中，可以使用"lu"函数进行LU分解，并通过"\"运算符求解线性方程组。
雅可比迭代法是一种简单而有效的迭代法，它通过迭代计算逐步逼近方程组的解。
在每一步迭代中，通过将方程组中的每个未知数的迭代解代入到方程组中的对应方程中，得到新的近似解。
通过多次迭代，可以得到逼近方程组解的解向量。
在Matlab中，可以使用"jacobi"函数进行雅可比迭代。
高斯-赛德尔迭代法是雅可比迭代法的改进版，它在每一步迭代中使用上一步迭代得到的未知数的新近似解。
这样可以更快地逼近方程组的解。
在Matlab中，可以使用"gauss_seidel"函数进行高斯-赛德尔迭代。
除了这些常见的数值解法外，Matlab还提供了其他一些数值求解函数，如"fsolve"函数可以求解非线性方程组，"ode45"函数可以求解常微分方程组等。
matlab求解二元一次方程组的数值解
matlab求解二元一次方程组的数值解摘要：一、引言二、Matlab中求解二元一次方程组的常用方法1.直接法2.迭代法3.数值方法三、数值方法的原理及应用1.雅可比迭代法2.托马斯迭代法3.平方根法四、实例演示1.编写Matlab程序2.输出结果及分析五、结论与展望正文：一、引言二元一次方程组是数学中的一种基本问题，而在工程、科学等领域中也广泛存在。
求解二元一次方程组的数值解是Matlab编程中的常见任务，本文将介绍在Matlab中求解二元一次方程组的常用方法及实例演示。
二、Matlab中求解二元一次方程组的常用方法直接法是通过高斯消元法求解二元一次方程组。
在Matlab中，可以使用`gesdd`函数直接求解。
例如：```matlabA = [1, 2; 3, 4];b = [5; 6];x = gesdd(A, b);```2.迭代法迭代法是通过不断更新变量来求解方程组。
在Matlab中，可以使用`fsolve`函数进行迭代求解。
例如：```matlabA = [1, 1; 1, 1];b = [2; 3];x0 = [1; 1];x = fsolve(@(x) A*x == b, x0);```3.数值方法数值方法包括雅可比迭代法、托马斯迭代法、平方根法等。
在Matlab 中，可以使用`fsolve`函数结合数值方法求解。
例如：```matlabA = [1, 1; 1, 1];x0 = [1; 1];options = optimoptions("fsolve", "Display", "on", "Tolerance", 1e-6);x = fsolve(@(x) A*x == b, x0, options);```三、数值方法的原理及应用1.雅可比迭代法雅可比迭代法是基于雅可比矩阵的迭代公式进行求解。
在Matlab中，可以使用自定义函数实现。
matlab解状态方程
Matlab解状态方程详解
一、引言
状态方程是描述系统动态行为的重要工具，广泛应用于控制工程、电子工程、机械工程等领域。
在Matlab中，可以使用各种方法来解状态方程，包括直接法、迭代法和优化法等。
本文将详细介绍Matlab解状态方程的几种常用方法，并给出相应的示例代码。
二、直接法
直接法是解状态方程最简单的方法之一。
对于简单的一阶或二阶线性时不变系统，可以通过简单的代数运算得到状态变量的解。
对于更复杂的多阶非线性系统，可能需要使用数值方法进行求解。
在Matlab中，可以使用以下代码实现直接法：
三、迭代法
迭代法是一种通过不断迭代来逼近状态变量解的方法。
常用的迭代法包括欧拉法、龙格-库塔法和雅可比迭代法等。
在Matlab中，可以使用以下代码实现欧拉法：
四、优化法
优化法是一种通过最小化某个代价函数来求解状态方程的方法。
常用的优化法包括梯度下降法、牛顿法和拟牛顿法等。
在Matlab中，可以使用以下代码实现梯度下降法：。
matlab迭代法求解方程
matlab迭代法求解方程在MATLAB中，可以使用迭代法来求解方程。
迭代法是一种通过反复迭代逼近方程解的方法。
下面我将从多个角度全面回答你关于MATLAB迭代法求解方程的问题。
首先，迭代法的基本思想是通过不断迭代一个初始猜测值，使得迭代序列逐渐趋近方程的解。
在MATLAB中，可以使用循环结构来实现迭代过程。
一般来说，迭代法需要满足收敛条件，即迭代序列能够收敛到方程的解。
常见的迭代法包括简单迭代法、牛顿迭代法和割线法等。
其次，我将介绍一种常见的迭代法——简单迭代法（也称为不动点迭代法）。
简单迭代法的基本思想是将方程转化为等价的不动点形式，即将方程f(x) = 0转化为x = g(x)的形式。
然后，通过迭代序列x_{n+1} = g(x_n)来逼近方程的解。
在MATLAB中，可以通过编写一个循环结构来实现简单迭代法。
下面是一个使用简单迭代法求解方程的MATLAB代码示例：matlab.function x = simple_iteration(g, x0, tol, max_iter)。
% 简单迭代法求解方程。
% 输入，g为迭代函数，x0为初始猜测值，tol为容差，max_iter为最大迭代次数。
% 输出，x为方程的解。
x = x0; % 初始猜测值。
iter = 0; % 迭代次数。
while abs(g(x) x) > tol && iter < max_iter.x = g(x); % 迭代计算下一个近似解。
iter = iter + 1; % 迭代次数加1。
end.if iter == max_iter.disp('迭代次数超过最大迭代次数，未找到解');else.disp(['迭代次数为，', num2str(iter)]);disp(['方程的解为，', num2str(x)]);end.end.在上述代码中，g为迭代函数，x0为初始猜测值，tol为容差，max_iter为最大迭代次数。
matlab求解代数方程组解析
第三讲 Matlab 求解代数方程组理论介绍：直接法+迭代法，简单介绍相关知识和应用条件及注意事项 软件求解：各种求解程序讨论如下表示含有n 个未知数、由n 个方程构成的线性方程组：11112211211222221122n n n n n n nn n na x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b +++=⎧⎪+++=⎪⎨⎪⎪+++=⎩ （1）一、直接法 1.高斯消元法：高斯消元法的基本原理： 在（1）中设110,a ≠将第一行乘以111,k a a -加到第(2,3,,),k k n = 得： (1)(1)(1)(1)11112211(2)(1)(2)22112(2)(2)(2)22n n n n n nn n n a x a x a x b a x a x b a x a x b ⎧+++=⎪++=⎪⎨⎪⎪++=⎩（2）其中(1)(1)1111,.k k aa b b ==再设(2)220,a ≠将（2）式的第二行乘以(2)2(2)22,(3,,)k a k n a -= 加到第k 行，如此进行下去最终得到：(1)(1)(1)(1)11112211(2)(1)(2)22112(1)(1)(1)1,111,1()()n n n n n n n n n n n n n n n n nn n n a x a x a x b a x a x b a x a x b a x b --------⎧+++=⎪++=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎪=⎩（3） 从（3）式最后一个方程解出n x ，代入它上面的一个方程解出1n x -，并如此进行下去，即可依次将121,,,,n n x x x x - 全部解出，这样在()0(1,2,,)k kk a k n ≠= 的假设下，由上而下的消元由下而上的回代，构成了方程组的高斯消元法. 高斯消元法的矩阵表示：若记11(),(,,),(,,)T T ij n n n n A a x x x b b b ⨯=== ，则（1）式可表为.Ax b =于是高斯消元法的过程可用矩阵表示为：121121.n n M M M Ax M M M b --=其中：(1)21(1)111(1)1(1)11111n a a M a a ⎛⎫ ⎪ ⎪- ⎪=⎪ ⎪ ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭ (2)32(2)222(2)2(2)221111n a a M a a ⎛⎫⎪⎪ ⎪-⎪=⎪ ⎪ ⎪⎪- ⎪⎝⎭高斯消元法的Matlab 程序： %顺序gauss 消去法,gauss 函数 function[A,u]=gauss(a,n) for k=1:n-1%消去过程 for i=k+1:n for j=k+1:n+1%如果a(k,k)=0,则不能削去 if abs(a(k,k))>1e-6 %计算第k 步的增广矩阵 a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)/a(k,k)*a(k,j); else%a(k,k)=0,顺序gauss 消去失败 disp (‘顺序gauss 消去失败‘)； pause; exit; end end end end%回代过程 x(n)=a(n,n+1)/a(n,n); for i=n-1:-1:1 s=0; for j=i+1:n s=s+a(i,j)*x(j); endx(i)=(a(i,n+1)-s)/a(i,i); end%返回gauss 消去后的增广矩阵 A=triu(a); %返回方程组的解 u=x ;练习和分析与思考： 用高斯消元法解方程组：12345124512345124512452471523814476192536x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++++=⎧⎪+++=⎪⎪++++=⎨⎪+++=⎪+++=⎪⎩2.列主元素消元法在高斯消元法中进行到第k 步时，不论()k ik a 是否为0，都按列选择()||(,,)k ik a i k n = 中最大的一个，称为列主元，将列主元所在行与第k 行交换再按高斯消元法进行下去称为列主元素消元法。
matlab解方程组的函数
matlab解方程组的函数在科学和工程计算中，解方程组是一项非常常见且重要的任务。
方程组是由多个方程组成的集合，其中每个方程都包含有待求解的未知变量。
解方程组的目标是找到一组满足所有方程的未知变量的值。
Matlab是一种功能强大的数值计算软件，它提供了许多用于解方程组的函数。
本文将介绍一些常用的Matlab解方程组函数，并使用实例演示它们的用法。
一、Matlab解方程组的函数概述Matlab提供了多种解方程组的函数，包括直接法和迭代法。
这些函数可以帮助我们高效地求解线性方程组和非线性方程组。
以下是一些常用的Matlab解方程组函数：1.linsolve函数：用于求解线性方程组。
它可以使用直接法（LU分解、Cholesky分解）或迭代法（Jacobi、Gauss-Seidel）来解线性方程组。
2.fsolve函数：用于求解非线性方程组。
它使用迭代法来逐步逼近非线性方程组的解。
3.ode45函数：用于求解常微分方程组。
它使用Runge-Kutta方法来数值求解微分方程组。
4.vpasolve函数：用于求解符号方程组。
它可以求解包含符号未知变量的方程组。
接下来，我们将详细介绍每个函数的用法，并给出相关的实例。
二、linsolve函数2.1 求解线性方程组linsolve函数用于求解线性方程组，语法如下：X = linsolve(A, B)其中，A是系数矩阵，B是常数向量。
函数将返回未知变量的解向量X。
2.2 示例考虑以下线性方程组：2x + 3y = 74x - 5y = 2我们可以使用linsolve函数求解：A = [2, 3; 4, -5];B = [7; 2];X = linsolve(A, B);结果X将包含未知变量x和y的解。
三、fsolve函数3.1 求解非线性方程组fsolve函数用于求解非线性方程组，语法如下：X = fsolve(fun, X0)其中，fun是一个函数句柄，表示非线性方程组的函数，X0是初始解向量。
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5
迭代算法的步骤与技巧：
方程f(x)=0 (1)经过简单变形，化为xn+1= (xn), n=0,1,2... (2)*绘出y=x和y= (x)的图形，并观察 迭 第 (3)确定迭代初值x0，并代入程序进行迭代 代二 法 讲 (4)序列发散回到第1步；收敛获得求解
7
加速迭代法就是为了解决上述问题而产生的改进型 迭代法： 若迭代格式xn+1=(xn), n=0,1,2...,不收敛，则我们不 直接用(x)迭代，改用(x)与x的加权平均 h(x)= (x)+(1- )x 进行迭代，基于某个确定原则，比 如： =1/（1- '(xn) 改进后的加速迭代格式如下：
非线性是更一般的属性？
我们面对的大多数方程（组）都是非线性的。
2
定义：一些由实际问题列出的方程中常常包含三角 迭 第 函数、指数函数等，它们与n>=2代数方程一起统 代 二 称为非线性方程（组） 法讲 例如：3x-ex=0 ; xsinx=1 直
接方 法程 的 图 所以，求解这一类方程（组）更具现实意义： 形 法 计算机技术和数学软件技术的飞速发展为我们实现
隔离存在根的区间，区间逼近
二分法: 简单，但效率很高的一种算法
12
迭 代 法 直 接 法
线性方程组AX=B的求解
1
迭 代 法 直 接 法
第 二 讲 方 程 的 图 形 法
A=[0 1 -3 4;1 0 -2 3;3 2 0 -5;4 3 -5 0]; B=[-5;-4;12;5]; rank(A)==rank([A,B]) % ans=0 故原方程组无解 ans=1 有 唯一解 存在性 x=A\B %方法1：矩阵左除运算 x=inv(A)*B %方法2：逆矩阵求解法(须方阵) [L,U]=lu(A); %方法3：LU分解法 x=U\(L\B) [Q,R]=qr(A); %方法4：QR分解法 x=R\(Q\B) rref([A,B]) % 方法5：rref化行最简形 …p13~
6
直方 接程 法 的 技巧关键字（提高你的效率）： 图 迭代格式的确定（是否唯一,是否一定收敛？） 形 法 迭代初值的选择（迭代与初值选择是否有关?）
迭代存在的缺陷（迭代能否逼近所有的解？） 演练：在讲解加速迭代法后一齐举例~
简单迭代法的改进…
当遇到迭代格式不收敛怎么办？ 如何加快迭代速度？
迭 代 法 直 接 法 第 二 讲 方 程 的 图 形 法
雅克比迭代法；szp54，p59 高斯-赛德尔迭代法；szp53
第二讲 方程及方程组解法(下)
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内容：本讲继续探讨针对方程组的迭代算法,主要 讲解、演练方程(组)求解的MATAB直接解法。 目的：掌握几个方程（组）求解的相关函数。 迭 第 要求：能够处理带应用背景的方程问题。
代 法 直 接 法 二 讲 方 非线性方程组的迭代法（承接第二讲上） 程 的 MATLAB软件直接求解法： 图 solve fsolve fzero roots 形 法 引例波音飞机定价策略…（实验室讲解）
经典方法（比如二分法）、创新新方法（比如图形 放大法）提供了极大便利，甚至衍生出一些崭新的 学科方向（比如课本第3章提到的 分形与混沌）
最简捷和最一目了然的方法？
3
毫无疑问，图形放大法体现了现代数学软件在数据 可视化方面无以伦比的优点：简捷和直观 演练：p10，2.1
迭 代 法 直 接 法 第 二 讲 方 程 的 图 形 法 x=-6:.001:6; plot(x,x.^5+2*x.^2+4,x,0,'r-') grid on axis([-2 2 -200 200])
8
简单迭代与加速迭代的比较3
改进前面已经被判定为“失败的”迭代格式1：
9
x=(x)=x^3-x^2-1
由前述确定原则有：
迭 代 法 直 接 法 第 二 讲 方 程 的 图 形 法 实验发现改进后的迭代格式1能够收敛，但速度仍
然不如迭代格式2和3，相对自身而言“加速” 注意：改进后的迭代格式1在迭代103次后才渐近 至1.8393，并且需要在变量空间中双击查看 why?
追加练习：
%8x5-12x4-26x3-13x2+58x+30=0 fplot('8*x^5-12*x^4-26*x^3-13*x^2+58*x+30',[-1,3]); hold on; line([-5 5],[0 0],'color','r'); grid on
图形放大法的步骤和技巧：
方程f(x)=0 (1)建立坐标系，画曲线f(x) (2)观察曲线f(x)与x轴的交点 迭 第 坐标值就是方程的根
附注：确定原则一般来自理论和经验，更多形式 参见P13
简单迭代与加速迭代的比较1
用两种方法迭代方法求解方程x3-x2-x-1=0 构造迭代格式： 初值x0=0
迭 代 法 直 接 法 第 二 讲 x1=1;x2=1;x3=1; 方 for k=1:20 x1=x1^3-x1^2-1; 程 的 x2=(x2^2+x2+1)^(1/3); 图 x3=1+1/x3+1/x3^2; 形 end 法 x1,x2,x3
4
直方 接程 法 的 技巧关键字（提高你的效率）： 图 步进精度选择（要足够适应放大倍数~） 形 法 坐标区域设定（方便直观准确地读数~）
交点追踪（强调x轴、双击重置，放大适可而止~） 延展：能不能写出不需人工干预的图形放大法？
简单迭代法（迭代收敛的情形）
回到早先我们接触的引例：3x-ex=0 xn+1= (xn), n=0,1,2..., x0
通用的可控精度迭代程序
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以方程 3x-ex=0 为例，演示如何将程序通用化： diedai.m 为固定计算x=1/3*exp(x)的可控精度程序 diedais.m 为改写后的可适应一类方程的通用程序 迭 第 diedait.m 为增强后的加可选绘图参数的程序通用
代 法 直 接 法 二 讲 方 程 的 图 关于线性方程组的迭代算法参见《数值计算》： 形 法 高斯消去法；szp42