如何用matlab对矩阵进行正交分解

矩阵分解 (decomposition,factorization)是多半将矩阵拆解为数个三角形矩阵(triangular matrix).

依使用目的的不同 ,可分为三种矩阵分解法：1)三角分解法 (Triangular Factorization),2)QR 分解法 (QR Factorization),3)奇异值分 解法 (Singular Value Decompostion).

(1) 三角分解法

三角分解法是将原正方 (square) 矩阵分解成一个上三角形矩阵 或是排列(permuted) 的上三角形矩阵 和一个 下三角形矩阵,这样的分解法又称为LU分解法.它的用途主要在简化一个大矩阵的行列式值的计算过程,求 反矩阵,和求解联立方程组.不过要注意这种分解法所得到的上下烂樱三角形矩阵并非唯一,还可找到数个不同 的一对上下三角形矩阵,此两三角形矩阵相乘也会得到原矩阵.

我们举以下二个矩阵为例：

利用三角分解法可岩历棚将A和B二矩阵分别拆解为上下三角形矩阵

注意B分解的粗则矩阵得到的第一个矩阵[LB]是排列的下三角形矩阵,如果第二、三列互换,则此变成完全的下 三角形矩阵.

以MATLAB函数计算上述的LU分解法,其语法为[L,U]=lu(A),其中L代表下三角形矩阵U代表上三角形矩阵.我们来看一个例子.

>>A = [1 2 -1,-2 -5 3-1 -3 0]B=[1 3 2-2 -6 12 5 7]

>>[L1,U1] = lu(A)[L2,U2] = lu(B)

>>L1U1

L1 = % 注意这个矩阵L1和之前的[LA]不相同

-0.5 1 0

1 0 0

0.5 1 1

U1 = % 注意这个矩阵U1和之前的[UA]不相同

-2 -5 3

0 -0.5 0.5

0 0 -2

>>L2U2

L2 = % 注意这个矩阵L2和之前的[LB]不相同

-0.5 0 1

1 0 0

-1 1 0

U2 = % 注意这个矩阵U2和之前的[UB]不相同

-2 -6 1

0 -1 8

0 0 2.5

(2) QR分解法

QR分解法是将矩阵分解成一个正规正交矩阵与上三角形矩阵.正规正交矩阵Q满足条件,所以称为QR分解法与此正规正交矩阵的通用符号Q有关.

MATLAB以qr函数来执行QR分解法,其语法为[Q,R]=qr(A),其中Q代表正规正交矩阵,而R代表上三角形矩 阵.此外,原矩阵A不必为正方矩阵；如果矩阵A大小为,则矩阵Q大小为,矩阵R大小为.

(3) 奇异值分解法

奇异值分解 (sigular value decomposition,SVD) 是另一种正交矩阵分解法；SVD是最可靠的分解法,但是它比QR 分解法要花上近十倍的计算时间.[U,S,V]=svd(A),其中U和V代表二个相互正交矩阵,而S代表一对角矩阵.和QR分解法相同者,原矩阵A不必为正方矩阵.

使用SVD分解法的用途是解最小平方误差法和数据压缩.

MATLAB提供高粗敬了计算贝塞尔函数的函数,具体包括：

besselj - 第一类贝塞尔函数,或简称贝塞尔函数；

bessely - 第二类贝塞尔函数,又称诺伊曼函数（Neumann function）；戚慎

besseli - 第一类修正贝塞尔函数；凳漏

besselk - 第二类修正贝塞尔函数；

besselh - 第三类贝塞尔函数,又称汉克尔函数（Hankel function）.

这几个函数的调用语法基本相同,例如

J = besselj(nu,Z)

J = besselj(nu,Z,1)

[J,ierr] = besselj(nu,Z)

其中,nu为贝塞尔函数的阶数,Z为函数自变量.阶数必须为实数,但Z可以是复数.

值得一提的是,上述函数是MATLAB基本模块（也就是说不需要任何附加的工具箱）提供的特殊函数,采用数值方法计算；而符号数学工具箱则提供了第一和第二类的4个贝塞尔函数,名称和调用方式都与MATLAB基本系统的4个函数完全一致,但支持微分、积分等符号运算.

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