向量与矩阵运算
向量与矩阵的基本运算与性质
向量与矩阵的基本运算与性质向量与矩阵是线性代数的基础概念，它们在数学和物理领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍向量与矩阵的基本运算以及它们的性质。
一、向量向量是具有大小和方向的量，通常表示为一个有序的实数列表或箭头。
向量可以用于表示力、速度、加速度等概念。
在线性代数中，向量通常表示为一个列向量或行向量。
1. 向量的表示向量可以用单个变量加上一个箭头表示，例如a→。
在文本中，向量通常以粗体字母表示，例如a。
2. 向量的加法向量的加法是指对应位置上的元素相加得到新的向量。
设有两个n 维向量a=(a1,a2,...,aa)和a=(a1,a2,...,aa)，则它们的和为：a+a=(a1+a1,a2+a2,...,aa+aa)3. 向量的数量乘法向量的数量乘法是指将向量的每个元素与一个实数相乘得到新的向量。
设有一个n维向量a=(a1,a2,...,aa)和实数a，则其数量乘积为：aa=(aa1,aa2,...,aaa)4. 向量的点积向量的点积，也称为内积或数量积，是两个向量对应位置上的元素相乘再相加的结果。
设有两个n维向量a=(a1,a2,...,aa)和a=(a1,a2,...,aa)，则它们的点积为：a·a=a1a1+a2a2+...+aaaa二、矩阵矩阵是一个二维数组，通常用于表示一组数据或线性变换。
矩阵由行和列组成，行表示矩阵的水平方向，列表示矩阵的垂直方向。
1. 矩阵的表示矩阵通常以大写字母表示，例如a、a。
一个m行n列的矩阵可以表示为：a=⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣a11 a12 ⋯a1a a21 a22 ⋯a2a⋮⋮⋱⋮aa1 aa2 ⋯aaa⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦2. 矩阵的加法矩阵的加法是指对应位置上的元素相加得到新的矩阵。
设有两个m 行n列的矩阵a和a，则它们的和为：a+a=⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣a11+a11 a12+a12 ⋯a1a+a1a a21+a21a22+a22 ⋯a2a+a2a⋮⋮⋱⋮aa1+aa1 aa2+aa2 ⋯aaa+aaa⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦3. 矩阵的数量乘法矩阵的数量乘法是指将矩阵的每个元素与一个实数相乘得到新的矩阵。
向量与矩阵的基本运算
数的矩阵称为复矩阵。
行数与列数都等于 n 的矩阵称之为 n 阶方阵， 记作 An。
2.行矩阵、列矩阵与方阵 只有一行的矩阵称行矩阵，又称行向量。 只有一列的矩阵称为列矩阵，又称为列向量。 行数与列数都等于n的矩阵叫方阵，记为An。
3.同型矩阵与矩阵相等: 如果两个矩阵的行数相 等、列数也相等，就称它们是同型矩阵。
矩阵加法的运算律：
☞(1) A+ B = B+ A
(2) ( A+B )+ C = A+ ( B+ C ) 设矩阵 A= (aij) ，记A= ( aij)，称 A为矩阵 A的负矩阵。
由矩阵加法的定义，显然有 A+ ( A) = O，
由此，矩
2.矩阵的数乘： 数λ与矩阵Ａ的乘积记为λA或
如果两个同型矩阵的对应元素相等，那么就称 这两个矩阵相等。记作：A=B 4.零矩阵: 元素都是零的矩阵称为零矩阵，记作 O。不同型的零矩阵是不相等的。
5. 对角矩阵、单位矩阵与数量矩阵 如果 n 阶方阵除主对角线上的元素不全为零
外，其余元素全为零，这样的 n 阶方阵称为对 角矩阵。记作 A=diag(λ1,λ2,…,λn)
i 1
一、概念：
1.定义 由m×n个数aij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)排 成的m行n列的数表a11 a12 ... a1n
a21 a22 ... a2n ... ... ... ... am1 am2 ... amn
称m行n列矩阵，简称m×n矩阵。记作
a11 a12 ... a1n
可由向量组
1 1, 0,L , 0 T 2 0,1,L , 0 T
线性代数中的矩阵与向量之运算技巧
线性代数中的矩阵与向量之运算技巧矩阵和向量是线性代数中最基础的概念之一。
了解它们的运算技巧是学好线性代数的前提。
本文将介绍一些常用的矩阵和向量运算技巧。
一、矩阵基本运算1. 加减法运算对于两个相同大小的矩阵A和B，它们的和(A+B)和差(A-B)分别对应位置上的元素相加减得到。
例如：A = [[1,2],[3,4]]B = [[-1,3],[4,-2]]则 A+B = [[0,5],[7,2]]，A-B = [[2,-1],[-1,6]]2. 数乘运算对于数k和一个矩阵A，它们的积(kA)就是把A的每个元素都乘以k得到。
例如：A = [[1,2],[3,4]]k = 2则 kA = [[2,4],[6,8]]3. 矩阵乘法对于两个矩阵A和B，若A的列数等于B的行数，则它们可以相乘得到一个新的矩阵C。
C的每个元素都是A的一行与B的一列对应元素的乘积之和。
例如：A = [[1,2,3],[4,5,6]]B = [[-1,3],[2,-4],[5,1]]则 AB = [[18,-8],[39,9]]注意：矩阵乘法不满足交换律，即A×B ≠ B×A。
二、向量基本运算1. 加减法运算对于两个相同长度的向量v和w，它们的和(v+w)和差(v-w)分别对应位上的元素相加减得到。
例如：v = [1,2,3]w = [-1,4,2]则 v+w = [0,6,5]，v-w = [2,-2,1]2. 数乘运算对于数k和一个向量v，它们的积(kv)就是把v的每个元素都乘以k得到。
例如：v = [1,2,3]k = 2则 kv = [2,4,6]3. 点积运算对于两个长度相同的向量v和w，它们的点积(v·w)是将两个向量对应位置元素的乘积相加得到的一个数。
例如：v = [1,2,3]w = [-1,4,2]则 v·w = 9本文介绍的是矩阵和向量的基本运算技巧，仅是线性代数的冰山一角，线性代数是一门内涵丰富的课程，需要大家认真研究，深入理解。
向量与矩阵的定义及运算学习资料
α 1 (2α) 2
（1 5，1 1，1 6，1 （ 1）,1 4)
2 22 2
2
2.5, 0.5, 3, 0.5, 2 ,
β1(2 β ) ( 0 .5 ,0 .5 ,2 ,1 .5 , 2 ). 2
12
二 矩阵
定义3 设P是复数集C的一个子集合，其中包含 0与1。如果P中的任意两个数a,（ b这两个数也可 以相同）的和、差、积、商（除数不为零）仍 在P中，则称P是一个数域(number field).
向量与矩阵的定义及运算
n维行向量和n维列向量都可称为n维向量
(vector), n维向量常用小写黑体希腊字母，， ，L 表示。
例： ＝（1，3，8）;
(10, 23,45, 2);
x
＝ y
z
2
定 义 2 设 两 个 n维 向 量 ＝(a1, a2 ,L , an ), (b1 , b2 ,L , bn )
定义5 设A(aij)sn和B(bij)sn是(数域P上) 两个sn(同型)矩阵，则 (1)如果它们对应的元素分别相等，即aij bij, (i 1,2,L,s;j 1,2,L,n),则称A与B相等，记作 AB.
注意：和要简写成 必须满足：每项形式完全一样，不一样
的只是求和指标，而且求和指标连续从小到大增加一。 9
例 2 证 明 ： 任 意 n维 向 量 (k1,k2,L,kn)是 向 量 组 1(1,0,L,0),2(0,1,L,0),L,n(0,L,0,1)的
一 个 线 性 组 合 。 证明：由向量的线性运算，得
(k1, k2 ,L , kn ) (k1, 0,L , 0) (0, k2, 0,L , 0) L (0,L , 0, kn )
向量与矩阵运算
向量与矩阵运算在高中数学学科中，向量与矩阵运算是一项重要的内容。
向量与矩阵的概念与运算规则不仅在数学中有广泛的应用，而且在物理、工程、计算机科学等领域也有着重要的地位。
本文将详细介绍向量与矩阵的定义、基本运算以及一些常见应用。
一、向量的定义与基本运算向量是有方向和大小的量，通常用箭头表示。
向量可表示为一个有序的数字组成的列，也可以视为从原点指向某一点的箭头。
例如，向量A可以表示为(A1, A2, ..., An)。
向量的基本运算包括加法和数乘。
向量的加法是对应元素相加，即A +B = (A1 + B1, A2 + B2, ..., An + Bn)，其中A和B为同维数的向量。
数乘是将向量的每个元素都乘以一个实数，即kA = (kA1, kA2, ..., kAn)，其中k为实数。
二、矩阵的定义与基本运算矩阵是一个按照矩形排列的数表，通常用大写字母表示。
矩阵有行与列组成，用m×n表示，其中m表示矩阵的行数，n表示矩阵的列数。
矩阵的基本运算包括矩阵加法、矩阵数乘和矩阵乘法。
矩阵的加法是对应元素相加，即A + B = [aij + bij]，其中A和B为同维数的矩阵。
矩阵的数乘是将矩阵的每个元素都乘以一个实数，即kA = [kaij]。
矩阵的乘法是一种复合运算，需要满足乘法的规则。
若A为m×n 的矩阵，B为n×p的矩阵，则AB为m×p的矩阵。
矩阵AB的第i行第j列元素可以表示为：ABij = aij * bij，其中aij表示A矩阵的第i行第j 列元素，bij表示B矩阵的第i行第j列元素。
三、向量与矩阵的应用向量与矩阵运算在许多实际问题中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 物理学：在物理学中，向量和矩阵可以用来描述物体的运动和力的作用。
例如，位移向量可以用来描述物体的位置变化，力矩矩阵可以用来描述物体受到的力的作用。
2. 工程学：向量和矩阵可以用来描述工程中的各种变量和关系。
向量与矩阵的定义及运算
a11 a12
a
21
a22
a
s
1
as2
a1n
a
2
n
a
sn
称 为 数 域 P上 的 s n矩 阵 (m atrix )， 通 常 用 一 个 大 写
黑 体 字 母 如 A或 Asn表 示 ， 有 时 也 记 作 A (aij )sn , 其
中 aij (i 1, 2, , s; j 1, 2, , n)称 为 矩 阵 A的 第 i行 第 j列
注意：和要简写成 必须满足：每项形式完全一样，不一样
的只是求和指标，而且求和指标连续从小到大增加一。 10
例 2证 明 ： 任 意 n维 向 量 (k1,k2, ,kn)是 向 量 组 1(1,0, ,0),2(0,1, ,0), ,n(0, ,0,1)的
一 个 线 性 组 合 。 证明：由向量的线性运算，得
例 子 ： 有 理 数 集 Q 、 实 数 集 R 、 复 数 集 C都 是 数 域 ， 分 别 称 为 有 理 数 域 、 实 数 域 、 复 数 域 。 而 整 数 集 Z不 是 数 域 。 我 们 主 要 用 到 的 是 实 数 域 和 复 数 域 。
14
定 义 4 数 域 P中 s n个 数 排 成 的 s行 n列 的 长 方 表 ，
k与 的 数 乘 ， 记 作 k (ka1, ka2 , , kan ).
注 意 ： 同 型 向 量 才 能 进 行 加 法 以 及 比 较 是 否 相 等
4
(4)分 量 全 为 零 的 向 量 (0 ,0 , ,0)称 为 零 向 量 ， 记 作 0 (应 注 意 区 别 数 零 和 零 向 量 )；
元 素(entry )。
15
§1.1-向量与矩阵的定义及运算
(10)若kA 0，则k 0,或者A 0.
28
例 设矩阵A、B、C满足等式 3(A+C)=2(B－C)，其中
A
2 1
3 3
6 5
,
B
3 1
2 3
4 5
,
求C.
解：由等式可得 5C 2B 3A
23 21
22 2 (3)
b1 j
(ai1
ai 2
L
ain
)
b2 M
j
= A的第i行乘 B的第j列
bnj
故可以把乘法规则总结为：左行乘右列.
36
注意：(1) 只有当第一个矩阵的列数等 于第二个矩阵的行数时，两个矩阵才 能相乘.
例如
1 3 5
2 2 8
3 1 9
1 6
6 0
8 1
不存在.
(2) 乘积矩阵C的行数＝左矩阵的行数， 乘积矩阵C的列数＝右矩阵的列数.
ka11
(kaij )sn
ka21
M
kas1
ka12 ka22
M
ka s 2
L ka1n
L
ka2n
M M
L
kasn
为数k与A的数乘，记作kA.
25
(4) 负矩阵:将矩阵A=(aij)s×n的各元 素取相反符号，得到的矩阵称为矩阵A
的负矩阵，记为－A. 即
a11 a12 L a1n
(aij )sn
a21 M
a22 M
L M
a2n
M
as1
as2
L
asn
26
矩阵的线性运算性质
(1) A B B A;
向量与矩阵计算
向量与矩阵计算在数学中，向量和矩阵是非常重要的概念和工具。
它们在各种领域的数学和物理问题中都扮演着重要的角色。
本文将详细介绍向量和矩阵的计算方法以及其应用。
1. 向量的表示和计算向量是具有大小和方向的量，可以用箭头表示。
在坐标系中，向量可以用有序数对表示。
例如，对于一个二维空间中的向量v，可以表示为v=(x, y)，其中x和y分别是向量v在x轴和y轴上的分量。
向量的计算包括加法、减法和数量乘法。
向量的加法是将两个向量相应分量相加，即v1+v2=(x1+x2, y1+y2)。
向量的减法是将被减向量的分量分别减去减向量的分量，即v1-v2=(x1-x2, y1-y2)。
数量乘法是将向量的每个分量乘以一个实数，即k*v=(k*x, k*y)，其中k是实数。
2. 矩阵的表示和计算矩阵是一个矩形的数表，由行和列组成。
一个m×n的矩阵有m行和n列。
矩阵中的元素可以是实数或复数。
矩阵可以用方括号表示。
例如，一个2×3矩阵A可以表示为：A = [a11, a12, a13;a21, a22, a23]矩阵的加法是将对应元素相加，即A+B=[a11+b11, a12+b12,a13+b13; a21+b21, a22+b22, a23+b23]。
矩阵的数量乘法是将矩阵的每个元素乘以一个实数，即kA=[ka11, ka12, ka13; ka21, ka22, ka23]，其中k是实数。
矩阵的乘法是两个矩阵相乘的操作。
如果矩阵A是一个m×n的矩阵，矩阵B是一个n×p的矩阵，那么它们的乘积矩阵C是一个m×p的矩阵。
矩阵的乘法遵循分配律和结合律。
3. 向量的点积和叉积向量的点积也称为内积，计算方法是将两个向量对应分量相乘，并将结果相加。
对于二维向量v=(x1, y1)和w=(x2, y2)，它们的点积为v·w=x1*x2+y1*y2。
向量的点积有很多应用，例如计算向量间的夹角、计算向量在某个方向上的投影等。
向量与矩阵的运算实验
数乘是标量与向量的乘法，其结果仍为一个向量。设$k$为标量， $vec{A}=(a_1, a_2, ..., a_n)$，则$kvec{A}=(ka_1, ka_2, ..., ka_n)$。
03
向量的模
向量的模表示向量的大小或长度。设$vec{A}=(a_1, a_2, ..., a_n)$，则
矩阵的加法、数乘和乘法
• 矩阵的加法：矩阵加法是矩阵运算中的一种二元运算，其结果仍为一个矩阵。 设$A=\begin{bmatrix} a{11} & a{12} & ... & a{1n} \ a{21} & a{22} & ... & a{2n} \ ... & ... & ... & ... \ a{m1} & a{m2} & ... & a{mn} \end{bmatrix}$和 $B=\begin{bmatrix} b{11} & b{12} & ... & b{1n} \ b{21} & b{22} & ... & b{2n} \ ... & ... & ... & ... \ b{m1} & b{m2} & ... & b{mn} \end{bmatrix}$， 则$A+B=\begin{bmatrix} a{11}+b{11} & a{12}+b{12} & ... & a{1n}+b{1n} \ a{21}+b{21} & a{22}+b{22} & ... & a{2n}+b{2n} \ ... & ... & ... & ... \ a{m1}+b{m1} & a{m2}+b{m2} & ... & a{mn}+b{mn} \end{bmatrix}$。
第3章 实验二矩阵与向量运算
第3章 实验二矩阵与向量运算实验目的：在MATLAB 里，会对矩阵与向量进行加、减、数乘、求逆及矩阵的特征值运算，以及矩阵的LU 分解。
3.1 矩阵、逆矩阵运算 例3.1 设矩阵A 、B 如下：1221,3415A B -⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦，分别求出B A +、B A *、A 的逆矩阵，A 矩阵的行列式的值。
在matlab 软件中的命令窗口输入： A=[1 2;3 4]; B=[-2 1;1 5]; A+B 得到： ans =-1 3 4 9A 的逆矩阵由命令inv(A)计算，例如：令A=[1 2;3 4]; 则 C=inv(A) 得到： C =-2.0000 1.0000 1.5000 -0.5000对于任意非奇异的方阵，都可以用命令inv 计算其逆矩阵。
在matlab 里，矩阵乘法用乘法运算符表示，可以通过命令输入：A*B得到：ans =0 11 -2 23在matlab 里，可以通过命令输入：det(A)得到： -2在matlab 里，在矩阵的后面加一个撇号得到该矩阵的转置，例如： F=A ’ 使矩阵F 变为A 的转置。
下面的命令创建一个m ×m 的单位矩阵： s=eye(m)m ×n 的零矩阵用s=zeros(m*n)给出。
m ×n 的元素都是1的矩阵用写为： w=ones(m,n)如果A 是一个矩阵，则zeros(size(A))和ones(size(A))分别得到与A 大小相同的零矩阵和单位矩阵。
命令rand(m,n)创建一个m ×n 的随机矩阵。
命令hilb(m)创建一个Hilbert 矩阵的特殊矩阵。
3.2 矩阵的特征值设A 是一个n ×n 方阵，X 是一个n 维向量，乘积Y=AX 可以看作是n 维空间变换。
如果能够找到一个标量λ，使得存在一个非零向量X ，满足：AX=λX （3.1） 则可以认为线性变换T(X)=AX 将X 映射为λX,此时，称X 是对应于特征值λ的特征向量。
矩阵与向量相乘规则
矩阵与向量相乘规则
矩阵与向量相乘是线性代数中的基本运算之一，也是实际应用中经常用到的运算。
在进行矩阵与向量相乘时，需要遵循以下规则：
1. 矩阵的列数必须等于向量的行数，否则无法进行相乘。
2. 矩阵的第i行与向量的第i个元素进行点乘，得到的结果就是相乘后的向量的第i个元素。
3. 矩阵与向量相乘得到的结果是一个向量。
例如，对于以下矩阵A和向量x：
A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
x = [1; 2; 3]
进行矩阵与向量的相乘，可以按照以下步骤进行：
1. 确认矩阵A的列数等于向量x的行数，即3等于3。
2. 矩阵A的第1行与向量x的第1个元素进行点乘，得到的结果为1*1+2*2+3*3=14，即相乘后向量的第1个元素为14。
3. 矩阵A的第2行与向量x的第2个元素进行点乘，得到的结果为4*1+5*2+6*3=32，即相乘后向量的第2个元素为32。
4. 矩阵A的第3行与向量x的第3个元素进行点乘，得到的结果为7*1+8*2+9*3=50，即相乘后向量的第3个元素为50。
5. 将得到的结果组成一个新的向量，即y=[14; 32; 50]。
因此，矩阵A与向量x的相乘结果为y=[14; 32; 50]。
需要注意的是，在进行矩阵与向量相乘时，必须按照上述规则进行，否则会得到错误的结果。
向量与矩阵基本运算
矩阵的数组运算
数组运算：对应元素进行运算
数组运算包括：点乘、点除、点幂 相应的数组运算符为： “.* ” ， “./ ” ， “.\ ” 和 “ .^ ” 点与算术运算符之间不能有空格！
例：>> A=[1 2 3; 4 5 6]; B=[3 2 1; 6 5 4];
>> C=A.*B; D=A./B; E=A.\B; F=A.^B;
以三角分解函数lu()和特征值分解函数eig() 讲述矩阵函数的使用。
1、三角分解
最基本的分解“LU”分解，矩阵分解为两个 基本三角矩阵形成的方阵，一个为上三角矩阵 一个为下三角矩阵。计算的方法用高斯消去法。 函数格式[L,U]=lu(X)
%L,U为输出变量(返回值)，A为输入变量， U为上三角阵，L为下三角阵或其变换形式， 满足LU=X 运行结果如下：
参与运算的对象必须具有相同的形状！
函数取值
函数作用在矩阵上的取值
设 x 是变量， f 是一个函数
当 x = a 是标量时，f(x) = f(a)也是一个标量 当 x = [a, b, … , c] 是向量时，f(x)= [f(a), f(b), … , f(c)]
f 作用在 x 的每个分量上 若 A 是矩阵，则 f(A) 是一个与 A 同形状的矩阵
提取一个矩阵的上三角部分
产生 0～1 间均匀分布的随机矩阵 m=n 时简写为 rand(n)
产生均值为0，方差为1的标准正态分布随机矩阵 m=n 时简写为 randn(n)
矩阵操作
提取矩阵的部分元素： 冒号运算符
A(:) A的所有元素 A(:,:) 二维矩阵A的所有元素 A(:,k) A的第 k 列， A(k,:) A的第 k 行 A(k:m) A的第 k 到第 m 个元素 A(:,k:m) A的第 k 到第 m 列组成的子矩阵
矩阵与向量的运算
矩阵与向量的运算矩阵与向量是线性代数中的重要概念，它们的运算涉及到了许多实际问题的解决。
在本文中，我们将探讨矩阵与向量的运算规则，并以实际应用为例，展示它们在不同领域的重要性。
一、矩阵与向量的基本概念矩阵是由m行n列的数按照一定顺序排列而成的矩形数表，用大写字母表示，如A。
向量是由n个数按照一定顺序排列而成的数表，用小写字母表示，如x。
矩阵中的每个数称为元素，向量中的每个数称为分量。
矩阵与向量的运算包括加法、减法和数乘三种基本运算。
二、矩阵与向量的加法矩阵与向量的加法是指将同型矩阵或向量的对应元素相加得到一个新的矩阵或向量。
例如，对于两个同型矩阵A和B，它们的加法规则为：A + B = (a_ij + b_ij)，其中a_ij和b_ij分别表示A和B的第i行第j列的元素。
同样地，对于两个同型向量x和y，它们的加法规则为：x + y = (x_i + y_i)，其中x_i和y_i分别表示x和y的第i个分量。
三、矩阵与向量的减法矩阵与向量的减法是指将同型矩阵或向量的对应元素相减得到一个新的矩阵或向量。
例如，对于两个同型矩阵A和B，它们的减法规则为：A - B = (a_ij - b_ij)，其中a_ij和b_ij分别表示A和B的第i行第j列的元素。
同样地，对于两个同型向量x和y，它们的减法规则为：x - y = (x_i - y_i)，其中x_i和y_i分别表示x和y的第i个分量。
四、矩阵与向量的数乘矩阵与向量的数乘是指将矩阵或向量的每个元素乘以一个常数得到一个新的矩阵或向量。
例如，对于一个矩阵A和一个常数k，它们的数乘规则为：kA = (ka_ij)，其中a_ij表示A的第i行第j列的元素。
同样地，对于一个向量x和一个常数k，它们的数乘规则为：kx = (kx_i)，其中x_i表示x的第i个分量。
五、矩阵与向量的乘法矩阵与向量的乘法是指将一个矩阵的每一行与一个向量进行点乘得到一个新的向量。
例如，对于一个矩阵A和一个向量x，它们的乘法规则为：Ax = (a_i1x_1 +a_i2x_2 + ... + a_inx_n)，其中a_ij表示A的第i行第j列的元素，x_i表示x的第i个分量。
矩阵与向量的运算
矩阵与向量的运算在线性代数中，矩阵与向量是基本的概念之一，并且在数学和应用领域中具有广泛的应用。
矩阵可以看作是一个由数字组成的矩形数组，而向量则可以看作是一个具有一维的矩阵。
本文将介绍关于矩阵与向量的运算，包括加法、减法、数乘以及矩阵乘法等。
1. 加法和减法矩阵和向量的加法和减法操作是一种逐个元素相加或相减的操作。
假设有两个相同大小的矩阵A和B，它们的加法和减法可以表示如下：A +B = CA -B = D其中C和D分别为结果矩阵，其每个元素的数值等于相加或相减之后的结果。
同样，向量的加法和减法也是类似的操作。
2. 数乘数乘是指一个数与矩阵或向量的每个元素相乘的操作。
假设有一个矩阵A和一个标量α，其数乘操作可以表示如下：αA = B其中B为结果矩阵，其每个元素的数值等于该元素与标量的乘积。
同样，向量的数乘操作也是类似的。
3. 矩阵乘法矩阵乘法是指两个矩阵相乘的操作。
假设有一个m×n的矩阵A和一个n×p的矩阵B，其乘法操作可以表示如下：A ×B = C其中C为结果矩阵，其大小为m×p。
矩阵乘法的计算规则是，A的每一行与B的每一列对应元素相乘后求和，得到结果矩阵C的对应位置的元素。
需要注意的是，矩阵乘法满足结合律，但不满足交换律。
即AB ≠ BA。
同时，矩阵乘法的定义要求前一个矩阵的列数等于后一个矩阵的行数，才能进行乘法操作。
4. 矩阵与向量的乘法矩阵与向量的乘法是指矩阵与列向量相乘的操作。
假设有一个m×n 的矩阵A和一个n维的列向量x，其乘法操作可以表示如下：A × x = y其中y为结果向量，其维度与A的行数m相同。
矩阵与向量的乘法实际上是矩阵乘法的特殊情况，可以视为每一行与列向量的对应元素相乘后求和得到结果向量y的对应位置的元素。
总结：矩阵与向量的运算包括加法、减法、数乘以及矩阵乘法等。
加法和减法是逐个元素相加或相减的操作，数乘是将矩阵或向量的每个元素与标量相乘的操作，矩阵乘法是两个矩阵相乘的操作，而矩阵与向量的乘法是指矩阵与列向量相乘的操作。
向量与矩阵的运算与性质
向量与矩阵的运算与性质向量和矩阵是线性代数中两个重要的概念，它们在各个领域的数学和科学问题中起着至关重要的作用。
本文将探讨向量与矩阵的运算与性质，包括向量的加法、乘法和性质，矩阵的加法、乘法和性质等方面。
向量的运算与性质向量是有方向和大小的量，通常用箭头表示。
在二维空间中，向量可以用坐标形式表示为 (x, y)，其中 x 和 y 分别代表向量在 x 轴和 y 轴上的分量。
向量的加法是将两个向量相加得到一个新的向量。
如果向量 A 的坐标表示为 (x1, y1)，向量 B 的坐标表示为 (x2, y2)，则它们的和向量 C的坐标可以表示为 (x1 + x2, y1 + y2)。
这体现了向量加法的几何意义，即将一个向量平移后与另一个向量的末端相连接得到一个新向量。
向量的乘法有两种情况，分别是数量乘法和点乘法。
数量乘法是将向量的每个分量都与一个标量相乘，得到的结果仍然是一个向量。
例如，如果向量 A 的坐标表示为 (x, y)，标量为 k，则数量乘法运算的结果为 kA = (kx, ky)。
点乘法是将两个向量进行点乘，得到一个标量。
点乘法的结果可以表示为A·B = |A||B|cosθ，其中 |A| 和 |B| 分别代表向量的模长，θ 表示两个向量之间的夹角。
向量具有许多重要的性质。
例如，向量的加法满足交换律和结合律，即 A + B = B + A，(A + B) + C = A + (B + C)。
向量的数量乘法满足结合律，即 k(lA) = (kl)A。
此外，向量的数量乘法还满足分配律，即 k(A + B) = kA + kB。
矩阵的运算与性质矩阵是一个按照行和列排列的矩形数组，它由 m 行 n 列的元素组成，记作 A = [a_ij]，其中 a_ij 表示矩阵 A 中第 i 行第 j 列的元素。
矩阵的加法是将两个矩阵对应位置的元素相加得到一个新的矩阵。
例如，如果矩阵 A 的第 i 行第 j 列的元素表示为 a_ij，矩阵 B 的第 i 行第 j 列的元素表示为 b_ij，则它们的和矩阵 C 的第 i 行第 j 列的元素可以表示为 c_ij = a_ij + b_ij。
矩阵和向量的关系
矩阵和向量的关系
矩阵与向量的关系:
1. 矩阵的向量：可以看作是矩阵中的某一列或者某一行。
其中每一列
或者每一行向量可以用来表示矩阵的一种特殊形式。
2. 矩阵的乘法：矩阵的乘法可以看作是对向量的一种特殊形式的运算，例如，矩阵A乘以向量B等价于对向量B作用A的某种变换。
3. 矩阵加法：矩阵加法也可以展开看作是对应位置上向量之间的加法，例如，两个m×n矩阵A和B之间的加法可以看作是其中每一列向量之
间的加法。
4. 矩阵与向量之间的对称性：从矩阵广义上来讲，它也可以被看作是
一个“向量”，即所谓的m-维矩阵。
它们具有与向量 obj 相同的维度，
并且可以用来表达特定的数学含义，例如实矩阵可以用来表示空间中
向量的变换。
5. 线性变换与向量：线性变换也可以看作是向量的变换，例如，可以
定义线性变换T: R^m → R^n，它可以这样表示：T(x) = Ax，其中A为
n×m矩阵。
这个变换就是就是把m-维向量x转换成n-维向量y。
6. 特殊矩阵与向量：在研究矩阵时，经常会遇到其中一些特殊的矩阵，比如单位矩阵、对角矩阵等，它们和向量也有着密切的关系，单位矩
阵就可以看做不改变向量的长度，而对角矩阵，可以用来表示对向量
中每一个元素的相加变换。
7. 求逆矩阵与向量：求逆矩阵可以看作是对特定向量或矩阵进行变换
的一种操作，它可以将原来的向量转换成尽可能接近原来向量的另一
个向量，即可以将m×n矩阵A乘以n×n矩阵A′，用于表示向量x转换回向量x′。
数值线性代数
数值线性代数线性代数是数学的一个重要分支，它研究向量空间、线性变换和矩阵等代数结构。
而数值线性代数则是将线性代数的理论与计算相结合，通过计算机程序实现对线性代数相关问题的求解。
一、向量与矩阵运算向量和矩阵是数值线性代数中最基本的概念。
向量是一个具有大小和方向的量，通常用一列数进行表示。
矩阵是一个按行和列排列的矩形阵列，其中的元素可以是实数或复数。
在计算中，向量和矩阵的加法、减法、数乘、点乘等运算非常常见，并且可以通过计算机快速实现。
二、线性方程组求解线性方程组是数值线性代数中的一个重要问题。
通过高斯消元法、LU分解法、Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法等方法，可以有效地求解线性方程组的解。
这些方法在实际应用中有着广泛的应用，如工程、金融和科学领域等。
三、特征值与特征向量特征值与特征向量是矩阵理论中的重要概念。
在数值线性代数中，求解矩阵的特征值和特征向量对于矩阵的性质和变换具有重要的作用。
通过幂法、QR方法、雅可比方法等，可以高效地求解矩阵的特征值和特征向量。
四、奇异值分解奇异值分解是数值线性代数中的一个重要概念，它将一个矩阵分解为三个矩阵的乘积。
奇异值分解在数据压缩、图像处理、信号处理等领域有着广泛的应用，能够提取数据的重要特征并降低数据的维度。
五、最小二乘法最小二乘法是数值线性代数中的一个常见问题，它通过最小化误差的平方和来拟合数据的线性模型。
最小二乘法在数据拟合、统计回归、信号处理等领域有着广泛的应用，能够提高模型的精度和稳定性。
结语数值线性代数作为线性代数与计算相结合的领域，对于现代科学技术和工程领域有着重要的意义。
通过对向量、矩阵、线性方程组、特征值与特征向量、奇异值分解、最小二乘法等问题的研究和求解，可以更有效地解决实际问题，推动科学技术的发展。
希望更多的人能够了解和应用数值线性代数的方法，为科学研究和工程实践提供有力支持。
向量与矩阵的基本运算.ppt
行数与列数都等于 n 的矩阵称之为 n 阶方阵，
记作 An。
2.行矩阵、列矩阵与方阵 只有一行的矩阵称行矩阵，又称行向量。 只有一列的矩阵称为列矩阵，又称为列向量。 行数与列数都等于n的矩阵叫方阵，记为An。 3.同型矩阵与矩阵相等: 如果两个矩阵的行数相 等、列数也相等，就称它们是同型矩阵。 如果两个同型矩阵的对应元素相等，那么就称 这两个矩阵相等。记作：A=B 4.零矩阵: 元素都是零的矩阵称为零矩阵，记作 O。不同型的零矩阵是不相等的。
1.定义
=（a1,a 2 , ,a n）
b1 b2 = b n
由n个数构成的有序数组称为n维向量
如果两个 n 维向量 a ( x1, x2 ,..., xn ) b ( y1 , y2 ,..., yn ) 的对应分量相等，即xi yi (i 1,2,..., n)，则称 向量 a 与 b 相等，记为 ab
第一章 向量与矩阵的 基本运算
向量与矩阵是线性代数的一个主要研究 对象，也是数学上的一个重要工具。其应用已 经渗透到了包括自然科学、人文科学、社会科
学在内的各个领域。在矩阵理论中，矩阵的运
算起着重要的作用，本章主要讨论有关向量与 矩阵运算的一些基本规则与技巧。
向量与矩阵的基 第一节 本概念
一、n维向量：
数λ与矩阵Ａ的乘积记为λA或
a11 a12 a21 a22 A ... ... a m1 am 2
... a1n ... a2 n ... ... ... amn
由此可见，矩阵的数乘仍然是一个与原矩阵
同型的矩阵，并且，是用数λ与矩阵的每一个 元素相乘。
5. 对角矩阵、单位矩阵与数量矩阵 如果 n 阶方阵除主对角线上的元素不全为零 外，其余元素全为零，这样的 n 阶方阵称为对 角矩阵。记作 A=diag(λ1,λ2,…,λn) 如果n 阶方阵如果满足主对角线上的元素全 为1，其余元素全为零，这样的 n 阶矩阵称为 n 阶单位矩阵。记作En 或 E。 如果n 阶方阵主对角线上的元素全为k，其 余元素全为零，这样的 n 阶矩阵称为 n 阶数量 矩阵。
向量,矩阵
向量,矩阵
摘要：
1.向量和矩阵的定义
2.向量和矩阵的基本运算
3.向量和矩阵的应用领域
4.我国在向量和矩阵研究方面的贡献
正文：
向量和矩阵是线性代数中的两个重要概念，它们广泛应用于数学、物理、计算机科学等多个领域。
1.向量和矩阵的定义
向量是一个有方向和大小的量，可以用一个有序的数列表示。
在数学中，向量通常用大写字母表示，如A。
矩阵是一个由行和列的数字组成的矩形阵列，通常用小写字母表示，如a。
矩阵可以看作是一个特殊的向量，即行向量或列向量。
2.向量和矩阵的基本运算
向量和矩阵的基本运算包括加法、减法、数乘、点积、叉积等。
其中，加法和减法适用于同类型的向量或矩阵，而数乘和点积则适用于向量和标量或向量。
叉积适用于三维空间中的向量。
3.向量和矩阵的应用领域
向量和矩阵在许多领域都有广泛的应用。
在物理学中，它们可以用来描述物体的运动和力的作用；在计算机科学中，它们可以用来表示图形、图像和数
据；在工程学中，它们可以用来解决各种实际问题，如控制系统、信号处理等。
4.我国在向量和矩阵研究方面的贡献
我国在向量和矩阵研究方面取得了举世瞩目的成果。
许多著名的数学家和科学家，如华罗庚、陈景润等，为向量和矩阵的理论研究做出了巨大贡献。
近年来，我国在向量和矩阵的应用研究方面也取得了显著进展，如深度学习、大数据分析等领域。
总之，向量和矩阵是线性代数中的重要概念，它们在多个领域都有广泛应用。
向量和矩阵运算
向量和矩阵运算
向量和矩阵运算是线性代数的重要组成部分。
在数学中，向量是指带有大小和方向的量，可以用一个序列表示。
而矩阵则是由多个行和列组成的数字表格，可以用来表示线性变换。
向量和矩阵的加法是指将两个向量或矩阵的相应元素相加，得到一个新的向量或矩阵。
向量和矩阵的减法是指将两个向量或矩阵的相应元素相减，得到一个新的向量或矩阵。
向量和矩阵的乘法有两种，分别是点积和叉积。
点积是指将两个向量的相应元素相乘并相加，得到一个标量。
叉积是指用两个向量构成的平行四边形的面积来定义一个新的向量。
矩阵乘法是指将一个矩阵的行与另一个矩阵的列相乘并相加，得到一个新的矩阵。
矩阵乘法不满足交换律，即AB不一定等于BA，但满足结合律，即A(BC)=(AB)C。
逆矩阵是指一个矩阵的逆矩阵与该矩阵相乘得到单位矩阵。
只有方阵才有逆矩阵。
如果一个矩阵没有逆矩阵，那么它就是奇异矩阵。
对于方阵A，如果它的行列式不等于0，则A有唯一的逆矩阵。
特征值和特征向量是矩阵的两个重要特征。
特征值是指矩阵对应的线性变换在某
个方向上的缩放倍数。
特征向量是指在某个方向上不改变方向的向量。
一个方阵的特征值和特征向量可以通过解方程组来求得。
总之，向量和矩阵运算在数学和计算机科学中有广泛的应用。
它们是理解和应用线性代数、机器学习和数据科学的基础。
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向量与矩阵运算
（摘自：华东师范大学数学系）
§2.1向量及矩阵的生成
§2.1.1 通过语句和函数产生
§2.1.2 通过后缀为.m的命令文件产生
§2.2 矩阵操作
Matlab能处理数、向量和矩阵．但一个数事实上是一个1×1的矩阵，1个n 维向量也不过是一个1×n或n×1的矩阵．从这个角度上来讲，Matlab处理的所有的数据都是矩阵．Matlab的矩阵处理能力是非常灵活、强大的．以下我们将从矩阵的产生、基本运算、矩阵函数等几个方面来说明．
§2.1向量及矩阵的生成
除了我们在上节介绍的直接列出矩阵元素的输入方法，矩阵还可以通过几种不同的方式输入到Matlab中．
§2.1.1 通过语句和函数产生
1. 向量的产生
除了直接列出向量元素（即所谓的“穷举法”）外，最常用的用来产生相同增量的向量的方法是利用“:”算符（即所谓的“描述法”）．在Matlab中，它是一个很重要的字符．如：
z=1:5
z =
1 2 3 4 5
即产生一个1~5的单位增量是1的行向量，此为默认情况.
用“:”号也可以产生单位增量不等于1的行向量，语法是把增量放在起始量和结尾量的中间．如：
x=0:pi/4:pi
即产生一个由0~pi的行向量，单位增量是pi/4=3.1416/4=0.7854．
x =
0 0.7854 1.5708 2.3562 3
.1416
也可以产生单位增量为负数的行向量．如：
y=6:-1:1
y =
6 5 4 3 2 1
2. 矩阵的产生
Matlab提供了一批产生矩阵的函数：
例如：
ones(3)
ans =
1 1 1
1 1 1
1 1 1
eye(3)
ans =
1 0 0
0 1 0
0 0 1
除了以上产生标准矩阵的函数外，Matlab还提供了产生随机（向量）矩阵的函数rand和randn，及产生均匀级数的函数linspace、产生对数级数的函数logspace和产生网格的函数meshgrid等等．详细使用请查阅随机文档．
“ : ”冒号可以用来产生简易的表格，为了产生纵向表格形式，首先用冒号“ : ”产生行向量，再进行转置，计算函数值的列，然后形成有二列的矩阵．例如命令：
x=(0.0:0.2:3.0)';
y=exp(-x).*sin(x);
[x y]
产生结果为：
ans =
0 0
0.2000 0.1627
0.4000 0.2610
0.6000 0.3099
0.8000 0.3223
1.0000 0.3096
1.2000 0.2807
1.4000 0.2430
1.6000 0.2018
1.8000 0.1610
2.0000 0.1231
2.2000 0.0896
2.4000 0.0613
2.6000 0.0383
2.8000 0.0204
3.0000 0.0070
§2.1.2 通过后缀为.m的命令文件产生
如有文件data.m，其中包括正文：
A=[ 1 2 3
4 5 6
7 8 0]
则用data命令执行data.m，可以产生名为A的矩阵．
§2.2 矩阵操作
在Matlab中可以对矩阵进行任意操作，包括改变它的形式，取出子矩阵，扩充矩阵，旋转矩阵等．其中最重要的操作符为“:”，它的作用是取出选定的行与列．
例如：
A(:,:) 代表A的所有元素；试比较A(:), 将A按列的方向拉成长长的1列（向量）；
A(:,J) 代表A的第J列；
A(J:K) 代表A(J), A(J+1), …, A(K)，如同A(:)的第J到第K个元素；
A(:,J:K) 代表A(:,J), A(:,J+1), …, A(:,K)，如此类推.
对矩阵可以进行各种各样的旋转、变形、扩充：
Matlab中有内部函数fliplr ( Flip matrix in the left/right direction)，它对矩阵进行左右旋转.
例 x = 1 2 3 fliplr(x)为 3 2 1
4 5 6 6 5 4
同样有flipud：
x = 1 4 flipud(x)为 3 6
2 5 2 5
3 6 1 4
矩阵的转置用符号“ ' ”表示：
如A=[1 2 3; 4 5 6 ; 7 8 0]
那么：计算B=A'
B =
1 4 7
2 5 8
3 6 0
符号“ ' ”为矩阵的转置，如果Z为复矩阵，则Z'为它的复数共轭转置，非共轭转置使用Z.' 或conj(Z')求得．
reshape改变矩阵的形状，这是什么意思呢？可举一个例子来说明．
A=[A;[10 11 12]]
A =
1 2 3
4 5 6
7 8 0
10 11 12
则 reshape(A,2,6)
ans =
1 7
2 8
3 0
4 10
5 11
6 12
可见，reshape 是将矩阵元素以列为单位进行重组，原来4×3的矩阵变为了2×6的矩阵．那么以下的语句也不难理解了，它将矩阵A按列打开（size函数返回矩阵A的行数与列数）．
reshape(A,1,size(A,1)*size(A,2))，它等价于A(:)' .
还有函数rot90，它可以将矩阵进行各种90度的旋转；tril及triu取出矩阵的下三角及上三角阵等．详细的用法可以在需要使用时查阅手册．。