python进行矩阵计算公式

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python进行矩阵计算公式

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文章目录 一、python矩阵操作二、python矩阵乘法三、python矩阵转置四、python求方阵的迹五、python方阵的行列式计算方法六、python求逆矩阵/伴随矩阵七、 python解多元一次方程用python的

一、python矩阵操作

先引入numpy,以后的教程中,我们都引用为np作为简写

在这里插入图片描述使用mat函数创建一个2X3矩阵 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 使用shape获取矩阵大小

在这里插入图片描述 使用下标读取矩阵中的元素

在这里插入图片描述 进行行业转换 在这里插入图片描述 通常情况下,使用二维数组代替矩阵来进行矩阵运算,可见矩阵和数组基本上都可以 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 加减法同样 在这里插入图片描述 当然列表是不能这么尽兴加减的

在这里插入图片描述

二、python矩阵乘法

使用Python的numpy包进行矩阵的乘法运算

使用二位数组创建两个矩阵A和B

在这里插入图片描述 矩阵的数乘,即矩阵的每一个元素乘以该数

在这里插入图片描述 dot函数用于矩阵乘法,对于二维数组,它计算的是矩阵乘积,对于一维数组,它计算的是内积。注意交换矩阵的前后位置会导致不同的结果

在这里插入图片描述 再建立一个二位数组 在这里插入图片描述 验证矩阵乘法的结合性(AB)C=A(BC) 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 加法的分配性:(A+B)C=AC+BC,C(A+B)=CA+CB 在这里插入图片描述数乘的结合性

在这里插入图片描述 使用eye创建一个单位矩阵

一个矩阵在这里插入图片描述 A乘以一个单位矩阵,还是它本身 在这里插入图片描述

三、python矩阵转置

矩阵的转置很简单,就是将矩阵的行变为列,将列变为行 创建一个矩阵D,使用属性T得到矩阵D的转置矩阵E 在这里插入图片描述 矩阵转置的基本性质: 在这里插入图片描述 验证性质1:(A’)’=A

在这里插入图片描述在这里插入图片描述 验证性质2:(A±B)’=A’±B’: 创建两个尺寸相同的矩阵 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

验证性质3:(KA)’=KA’ 在这里插入图片描述 验证性质4:(A×B)’= B’×A’ 在这里插入图片描述

四、python求方阵的迹

方阵的迹就是主对角元素之和 创建一个方阵(方阵也就是行数等于列数的矩阵)

在这里插入图片描述 用trace计算方阵的迹 在这里插入图片描述.创建一个方阵F 在这里插入图片描述 验证一下方阵的迹等于方阵的转置的迹在这里插入图片描述 验证一下方阵的乘积的迹等于在这里插入图片描述

五、python方阵的行列式计算方法

计算方阵的行列式,用到的是numpy模块的linalg.det方法 行列式的算法:这是二阶方阵行列式: 在这里插入图片描述 行列式的算法:这是三阶行列式 在这里插入图片描述

利用E,F进行行列的计算在这里插入图片描述

使用det方法求得方阵E和方阵F的行列式 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

六、python求逆矩阵/伴随矩阵

设A是数域上的一个n阶方阵,若在相同数域上存在另一个n阶矩阵B,使得: AB=BA=E。 则我们称B是A的逆矩阵,而A则被称为可逆矩阵。当矩阵A的行列式|A|不等于0时才存在可逆矩阵。而伴随矩阵的定义: 在这里插入图片描述 先来求一下矩阵的逆,先引入numpy 在这里插入图片描述 创建一个方阵 在这里插入图片描述 使用linalg.det求得方阵的行列式 在这里插入图片描述 使用linalg.inv求得方阵A的逆矩阵在这里插入图片描述 利用公式:在这里插入图片描述

numpy的计算方法: 在这里插入图片描述

七、 python解多元一次方程用python的

用python的numpy包中的linalg.solve()方法解多元一次方程 首先看一下我们要解的方程,将这个方程格式调整好,按照x-y-z-常数项的顺序排列 在这里插入图片描述 将未知数的系数写下来,排列成一个矩阵 a={[1,2,1], [2,-1,3], [3,1,2]} 在这里插入图片描述 常数项构成一个一维数组(向量) 在这里插入图片描述使用linalg.solve方法解方程,参数a指的是系数矩阵,参数b指的是常数项矩阵: 在这里插入图片描述 使用点乘的方法可以验证一下,系数乘以未知数可以得到常数项 在这里插入图片描述



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