Символически вычислить обратную матрицу 4 x 4 в MATLAB

Я пытаюсь найти общую формулу обратной матрицы размером 4 x 4. Я написал просто следующее:

A = [a b c d ; e f g h ; i l m n; o p q r];
inv(A)

Однако консоль MATLAB возвращает следующее: undefined function or variable 'a'. Как мне написать матрицу, чтобы получить общую формулу, не вводя числовые значения и делая это символически?


matlab linear-algebra matrix-inverse
person user5355783    schedule 12.10.2015    source источник

Ответы (1)


arrow_upward
1
arrow_downward

Вы получаете эту ошибку, потому что эти переменные не определены в MATLAB... по крайней мере, в настоящее время. Для этого вам понадобится Symbolic Mathematics Toolbox. Один из способов — создать каждую переменную: от a до p с помощью sym, создать Матрица 4 x 4 этих переменных, затем найдите обратную.

sym a b c d e f g h i j k l m n o p;
A = [a b c d; e f g h; i j k l; m n o p];
invA = inv(A);

Однако это приводит к плохому кодированию. Определение всех этих символьных переменных становится довольно громоздким. Вместо этого я бы использовал sym для создания матрицы переменных 4 x 4, которые следуют числовому шаблону, а затем пошел бы дальше и нашел обратную этому:

>> A = sym('A%d%d', [4 4])

A =

[ A11, A12, A13, A14]
[ A21, A22, A23, A24]
[ A31, A32, A33, A34]
[ A41, A42, A43, A44]

>> invA = inv(A)

invA =

[  (A22*A33*A44 - A22*A34*A43 - A23*A32*A44 + A23*A34*A42 + A24*A32*A43 - A24*A33*A42)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A12*A33*A44 - A12*A34*A43 - A13*A32*A44 + A13*A34*A42 + A14*A32*A43 - A14*A33*A42)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A12*A23*A44 - A12*A24*A43 - A13*A22*A44 + A13*A24*A42 + A14*A22*A43 - A14*A23*A42)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A12*A23*A34 - A12*A24*A33 - A13*A22*A34 + A13*A24*A32 + A14*A22*A33 - A14*A23*A32)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41)]
[ -(A21*A33*A44 - A21*A34*A43 - A23*A31*A44 + A23*A34*A41 + A24*A31*A43 - A24*A33*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A11*A33*A44 - A11*A34*A43 - A13*A31*A44 + A13*A34*A41 + A14*A31*A43 - A14*A33*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A11*A23*A44 - A11*A24*A43 - A13*A21*A44 + A13*A24*A41 + A14*A21*A43 - A14*A23*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A11*A23*A34 - A11*A24*A33 - A13*A21*A34 + A13*A24*A31 + A14*A21*A33 - A14*A23*A31)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41)]
[  (A21*A32*A44 - A21*A34*A42 - A22*A31*A44 + A22*A34*A41 + A24*A31*A42 - A24*A32*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A11*A32*A44 - A11*A34*A42 - A12*A31*A44 + A12*A34*A41 + A14*A31*A42 - A14*A32*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A11*A22*A44 - A11*A24*A42 - A12*A21*A44 + A12*A24*A41 + A14*A21*A42 - A14*A22*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A11*A22*A34 - A11*A24*A32 - A12*A21*A34 + A12*A24*A31 + A14*A21*A32 - A14*A22*A31)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41)]
[ -(A21*A32*A43 - A21*A33*A42 - A22*A31*A43 + A22*A33*A41 + A23*A31*A42 - A23*A32*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A11*A32*A43 - A11*A33*A42 - A12*A31*A43 + A12*A33*A41 + A13*A31*A42 - A13*A32*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41), -(A11*A22*A43 - A11*A23*A42 - A12*A21*A43 + A12*A23*A41 + A13*A21*A42 - A13*A22*A41)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41),  (A11*A22*A33 - A11*A23*A32 - A12*A21*A33 + A12*A23*A31 + A13*A21*A32 - A13*A22*A31)/(A11*A22*A33*A44 - A11*A22*A34*A43 - A11*A23*A32*A44 + A11*A23*A34*A42 + A11*A24*A32*A43 - A11*A24*A33*A42 - A12*A21*A33*A44 + A12*A21*A34*A43 + A12*A23*A31*A44 - A12*A23*A34*A41 - A12*A24*A31*A43 + A12*A24*A33*A41 + A13*A21*A32*A44 - A13*A21*A34*A42 - A13*A22*A31*A44 + A13*A22*A34*A41 + A13*A24*A31*A42 - A13*A24*A32*A41 - A14*A21*A32*A43 + A14*A21*A33*A42 + A14*A22*A31*A43 - A14*A22*A33*A41 - A14*A23*A31*A42 + A14*A23*A32*A41)]

Обозначение здесь таково, что первый нижний индекс обозначает строку, а второй нижний индекс обозначает столбец. В частности, Aij — это запись для строки i и столбца j. Я позволю тебе разобраться с остальным.

person rayryeng    schedule 12.10.2015
comment
Вы также можете экспортировать результат в виде кода с помощью ccode(inv(A)) или fortran(inv(A)). - person John Alexiou; 12.10.2015
comment
@ja72 - Интересно. Спасибо! - person rayryeng; 12.10.2015
comment
Лучше экспортировать в файл с ccode(inv(A),'file','inv4.c'), потому что он создает временные переменные для общих выражений и результирующий расчет более оптимизирован. - person John Alexiou; 12.10.2015
comment
@ ja72 - я не уверен, хочет ли ОП экспортировать это в код. Я думаю, они просто хотят увидеть, как выглядит инверсия. - person rayryeng; 12.10.2015