Python矩陣的基本計算:創建矩陣與加減、矩陣乘法、矩陣轉置、求方陣的跡、方陣的行列式計算、逆矩陣/伴隨矩陣、解多元一次方程

重新複習了一遍Python下有關矩陣的計算內容,整合成本博客。內容包括矩陣操作(創建矩陣、矩陣加減法)、矩陣乘法、矩陣轉置(求轉置矩陣)、求方陣的跡、方陣的行列式計算方法、逆矩陣/伴隨矩陣、解多元一次方程。

因爲要藉助numpy庫,如果之前沒有安裝過的同學,可以使用pip install numpy安裝。

(一)Python矩陣操作
1.先引入numpy,以後的教程中,我們都引用爲np作爲簡寫
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2.使用mat函數創建一個2X3矩陣
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3.使用shape可以獲取矩陣的大小
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4.使用下標讀取矩陣中的元素
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5.進行行列轉換
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6.實際上官方文檔建議我們使用二維數組代替矩陣來進行矩陣運算;因爲二維數組用得較多,而且基本可取代矩陣。比如:可見矩陣和數組基本上都可以
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7.加減法也是一樣的
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8.當然列表是不能這麼盡興加減的:
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(二) python矩陣乘法
1.使用二維數組創建兩個矩陣A和B
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2.先來一個矩陣的數乘,其實見識矩陣的每一個元素乘以該數
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3.dot函數用於矩陣乘法,對於二維數組,它計算的是矩陣乘積,對於一維數組,它計算的是內積。注意交換矩陣的前後位置會導致不同的結果,看下面的例子
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4.再創建一個二維數組
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5.我們驗證一個矩陣乘法的結合性 (AB)C=A(BC)
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6.接着看一下對加法的分配性 (A+B)C=AC+BC,C(A+B)=CA+CB
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7.數乘的結合性,也一樣啦
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8.接着我們用到一個新知識,使用eye創建一個單位矩陣,單位矩陣的定義就是看下面的步驟
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9.我們看一下,一個矩陣A乘以一個單位矩陣,還是它本身
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(三)python矩陣轉置
1.先創建一個矩陣
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2.我們使用屬性T來得到矩陣A的轉置矩陣
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3.我們驗證第一個性質:(A’)’=A
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4.再創建兩個尺寸相同的矩陣
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5.驗證矩陣轉置的第二個性質:(A±B)’=A’±B’
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6.驗證矩陣轉置的第三個性質:(KA)’=KA’
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7.驗證矩陣轉置的第四個性質:(A×B)’= B’×A’
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(四)python求方陣的跡
1.創建一個方陣(方陣也就是行數等於列數的矩陣)
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2.用trace計算方陣的跡
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3.再創建一個方陣F
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4.驗證一下方陣的跡等於方陣的轉置的跡
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5.驗證一下方陣的乘積的跡等於
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6.驗證一下方陣的和的跡等於方陣的跡的和
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(五)python方陣的行列式計算方法
1.創建兩個方陣
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2.使用det方法求得方陣E和方陣F的行列式
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(六) python求逆矩陣/伴隨矩陣
1.創建一個方陣
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2.使用linalg.det求得方陣的行列式
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3.使用linalg.inv求得方陣A的逆矩陣
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4.接着我們利用公式: 在這裏插入圖片描述
numpy的計算方法:
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(七) python解多元一次方程
方程組爲
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1.將未知數的係數寫下來,排列成一個矩陣a,如下
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2.常數項構成一個一維數組(向量)
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3.使用linalg.solve方法解方程,參數a指的是係數矩陣,參數b指的是常數項矩陣
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4.使用點乘的方法可以驗證一下解的正確性,係數乘以未知數可以得到常數項。在這裏插入圖片描述

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