Matlab解非线性超定方程组-恰定方程组-欠定方程组 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/7/6 1:57:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

Matlab解非线性超定方程组

3x+2/(5+y)=6, 4x+4/(5+y)=7, 9x+4/(8+y)=12 11x+2/(4+y)=15

x,y是未知数

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clc;clear;

%其实楼主的问题可以等效为求最小值的问题,我使用的指标是典型的平方和最小

xtt=[1,1];

f=@(x)(3*x(1)+2/(5+x(2))-6)^2+(4*x(1)+4/(5+x(2))-7)^2+(9*x(1)+4/(8+x(2))-12)^2+(11*x(1)+2/(4+x(2))-15)^2; [x,fval]=fminsearch(f,xtt)

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求解线性方程组 solve,linsolve 例:

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))];

>>clear;x0=[0.1,0.1];fsolve(@fun,x0,optimset('fsolve')) 注: ...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=A\\B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=A\\B,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

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=A\\b。 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A\\b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=A\\b)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