第十一章:MATLAB:符号运算(符号与数值,符号矩阵)

article/2025/9/18 21:58:13

第十一章:MATLAB符号运算

  • 11.1. 符号与数值
    • 11.1.1. 符号与数值间的转换
      • 实例-数值与符号转换
    • 11.1.2. 符号表达式与数值表达式的精度设置
      • 实例-魔方矩阵的数值解
      • 实例-稀疏矩阵的数值解
      • 实例-伴随矩阵的数值解
      • 实例-托普利兹矩阵的数值解
  • 11.2. 符号矩阵
    • 11.2.1. 符号矩阵的创建
      • 实例-创建符号矩阵
      • 实例-显示精度
      • 实例-函数符号矩阵
      • 实例-符号矩阵赋值
    • 11.2.2. 符号矩阵的其他运算
      • 实例-符号矩阵的转置
      • 实例-符号矩阵的行列式
      • 实例-符号矩阵的逆运算
      • 实例-符号矩阵的求秩![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200926140619289.png#pic_center)
      • 符号函数的常用函数运算
    • 11.2.3. 符号多项式的简化
      • 实例-表达式因式分解
      • 实例-符号矩阵因式分解
      • 实例-幂函数的展开
      • 符号简化&分式通分
      • 实例-提取表达式的分子和分母
      • 实例-秦九韶型
  • 11.3. 综合实例--符号矩阵

在数学,物理学,力学等各种学科和工程应用中,经常会遇到符号运算的问题

11.1. 符号与数值

符号运算是matlab数值运算的扩展,在运算过程中以符号表达式或者符号矩阵作为运算对象,实现了符号计算和数值计算的相互结合,应用更加灵活

11.1.1. 符号与数值间的转换

符号表达式和数值表达式的相互转换是通过函数eval和sym实现的
(1)eval函数:将符号表达式转换成为数值表达式
(2)sym函数:将数值表达式转换成为符号表达式

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实例-数值与符号转换

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11.1.2. 符号表达式与数值表达式的精度设置

符号表达式和数值表达式分别使用函数digits和vpa来进行精度设置
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实例-魔方矩阵的数值解

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实例-稀疏矩阵的数值解

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实例-伴随矩阵的数值解

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实例-托普利兹矩阵的数值解

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11.2. 符号矩阵

符号矩阵和符号向量中的元素都是符号表达式,符号表达式是由符号变量和数值组成的

11.2.1. 符号矩阵的创建

符号表达式的元素是任何不带等号的符号表达式,各符号表达式的长度也是可以不同
生成符号矩阵的方法有三种:

1. 直接输入
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(2)用sym函数创建符号矩阵
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实例-创建符号矩阵

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创建符号表达式,首先创造符号变量,然后使用变量进行操作
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实例-显示精度

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实例-函数符号矩阵

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实例-符号矩阵赋值

在matlab中,数值矩阵不能直接参与符号运算,必须先转化为符号矩阵
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11.2.2. 符号矩阵的其他运算

与数值矩阵一样,符号矩阵也可以进行转置,求逆等运算,但是符号矩阵与数值矩阵的函数不同

实例-符号矩阵的转置

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实例-符号矩阵的行列式

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实例-符号矩阵的逆运算

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实例-符号矩阵的求秩在这里插入图片描述

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符号函数的常用函数运算

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11.2.3. 符号多项式的简化

符号工具箱中提供了符号矩阵因式分解,展开,合并,简化及通分等符号操作函数

实例-表达式因式分解

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实例-符号矩阵因式分解

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实例-幂函数的展开

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符号简化&分式通分

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实例-提取表达式的分子和分母

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实例-秦九韶型

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11.3. 综合实例–符号矩阵

矩阵的应用不单单是数值的运算,还包括转换成为符号矩阵,进行符号运算
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