Informatika1-2015/Gyakorlat9
(→Tagonként vagy mátrixként) |
(→Tagonként vagy mátrixként) |
||
170. sor: | 170. sor: | ||
sqrt([1 2; 3 4]) | sqrt([1 2; 3 4]) | ||
− | Bizonyos műveletek tagonként hatnak ha egy mátrixra alkalmazzuk, míg mások mátrix-műveletként. De tudunk váltani köztük | + | Bizonyos műveletek tagonként hatnak ha egy mátrixra alkalmazzuk, míg mások mátrix-műveletként. De tudunk váltani köztük. |
> (1:4)^2 | > (1:4)^2 | ||
error: for A^b, A must be a square matrix | error: for A^b, A must be a square matrix | ||
195. sor: | 195. sor: | ||
1 4 | 1 4 | ||
9 16 | 9 16 | ||
+ | Hatványozás hasonlóan: | ||
+ | > [1 2; 3 4]^-1 | ||
+ | ans = | ||
+ | -2.00000 1.00000 | ||
+ | 1.50000 -0.50000 | ||
+ | > [1 2; 3 4].^-1 | ||
+ | ans = | ||
+ | 1.00000 0.50000 | ||
+ | 0.33333 0.25000 | ||
== Változók == | == Változók == |
A lap 2015. november 2., 20:30-kori változata
Előző gyakorlat - Fel - Következő gyakorlat
Tartalomjegyzék |
Octave
Az Octave programmal lehet különböző matematikai számításokat numerikusan elvégezni, a nagytestvérének a MatLab-nak az ingyenes (opensource) változata.
Kezdeti lépések
Hozzáférés a programhoz
Ha otthonról dolgozunk, akkor a következő lehetőségek legalább egyikével éljünk:
- telepítsünk Octave-ot, ez minden platformra ingyenes
- Putty-al lépjünk be a leibniz-re és írjuk be a terminálba, hogy octave
A géptermekből Linux-ról futtassuk az Octave-ot
Számológép
Írjuk be az octave parancssorába:
2+3
majd üssünk Enter-t. Ennek hatására:
> 2+3 ans = 5 > _
Próbáljuk ki ezeket is:
2-3 2*3 2/3 floor(2/3) mod(2,3) 2^3 sqrt(2) log(2) log(3) log(8)/log(2) exp(1) pi cos(pi/2) (180/pi)*acos(0.5)
Adattípusok
Minden megadott szám lebegőpontos, akkor is, ha véletlenül egész:
1000/9 ans = 111.11
Viszont megadhatjuk, hogy egészekként értelmezze a számokat:
int32(1000)/int32(9) ans = 111
Egy szám valós, amíg komplexnek nem bizonyul:
sqrt(2) sqrt(-2)
A számábrázolások
- double: dupla lebegő pontos, 64 bit (8 byte)
- valós: 8 byte
- komplex: 16 byte
- single: szimpla lebegő pontos, 32 bit (4 byte)
- valós 4 byte
- komplex: 8 byte
- int32: 32 bites kettes komplemens egész (4 byte)
- int8: 8 bites kettes komplemens egész: -128..127 (1 byte)
- uint32: 32 bites pozitív egész (4 byte)
- uint8: 8 bites pozitív egész: 0..255 (1 byte)
A méret nagyon is számít:
log(single(1.0001)) log(double(1.0001)) int32(100+100) int8(100+100)
Mátrixok
Az octave-ban minden szám egy mátrix
- számok: 1x1
- vektorok:
- sorvektor: 1xn
- oszlopvektor: nx1
- matrix: nxm
Ennek alapos oka van, amit majd később fogunk megérteni és ami a MatLab leglényegéhez vezet bennünket, ezt vette át az octave is. Bővebben itt.
Sorvektor:
[1, 2, 3, 4] [1 2 3 4]
Oszlopvektor:
[1;2;3;4]
Ez nem oszlopvektor:
[[1], [2], [3], [4]]
Mátrix:
[1 2; 3 4] [1, 2; 3, 4]
Speciális mátrixok:
- zeros: csupa 0
- ones: csupa 1
- eye: diagonálisban 1, máshol 0
- diag: négyzetes diagonális mátrix, megadott főátlóval
zeros(2,3) eye(2,3) ones(3,1) diag([1,2,3,4])
Próbáljuk ki:
size(5) size([1,2,3]) size([1;2;3])
Tartományok
A tartományok speciális sorvektorok, Próbáljuk ki:
1:10
Ha nem egyesével akarunk ugrani:
1:0.1:2 1:2:10
Komplex számmal nem lehet, mert azok nem rendezhetőek!
Az eredmény mindig double lesz, de utána konvertálhatjuk:
int32(1:0.5:10)
Leszálló tartományok:
4:-1:1
Diagonális mátrixot megadhatunk így is:
> diag(1:4) ans = 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4
Műveletek mátrixokkal
Mivel minden szám egyben egy 1x1-es mátrix, így ezek mindig használhatóak.
Transzponált
Transzponált egyszerűen vesszővel ('):
> [1 2; 3 4]' ans = 1 3 2 4 > _
Vagy
> (1:4)' ans = 1 2 3 4
Komplex mátrixokra a vessző adjungálást jelent:
> [1,2i;3i,4]' ans = 1 - 0i 0 - 3i 0 - 2i 4 - 0i
Konjugálást így csinálhatunk: i'
Összeadás
1+(1:4) eye(2,2)+ones(2,2) [1;2;3;4]-[4;3;2;1]
Szorzás
Minden szorzás mátrixszorzás:
> [1 2; 3 4]*[1 2; 3 4] ans = 7 10 15 22
Hatványozás szintén, így az invertálás is:
[1 2; 3 4]^2 [1 2; 3 4]^-1
A szorzásnál a méreteknek kompatibiliseknek kell lenniük:
ones(2,3)*ones(3,5)
Sorvektor szorozva oszlopvektorral a skalárszorzás, fordítva diádszorzatnak hívjuk:
[1,2,3]*[1;2;3] [1;2;3]*[1,2,3]
Tagonként vagy mátrixként
Ha a hatványozást ismételt mátrixszorzásként értelmezi, akkor ez mi?
[1 2; 3 4]^0.5
És ez mi?
sqrt([1 2; 3 4])
Bizonyos műveletek tagonként hatnak ha egy mátrixra alkalmazzuk, míg mások mátrix-műveletként. De tudunk váltani köztük.
> (1:4)^2 error: for A^b, A must be a square matrix
Hibát ad, mert két 1x4-es mátrixnak nem értelmes a szorzata. De:
> (1:4).^2 ans = 1 4 9 16
Minden műveleti jel olyan, hogy ha elé pontot rakunk, akkor elemenként hat. Például az összeadásnál a mátrix összeadás és az elemenkénti összeadás ugyan az.
> [1 2; 3 4]+[1 2; 3 4] ans = 2 4 6 8 > [1 2; 3 4].+[1 2; 3 4] ans = 2 4 6 8
De a szorzásnál már nem:
> [1 2; 3 4]*[1 2; 3 4] ans = 7 10 15 22 > [1 2; 3 4].*[1 2; 3 4] ans = 1 4 9 16
Hatványozás hasonlóan:
> [1 2; 3 4]^-1 ans = -2.00000 1.00000 1.50000 -0.50000 > [1 2; 3 4].^-1 ans = 1.00000 0.50000 0.33333 0.25000
Változók
Ahhoz hogy értelmes dolgokat tudjunk számolni, az adatokat változókban tároljuk.
a=2 b=3 a+b
Mindig van egy ans nevű változónak, amiben az utoljára kiszámolt érték található.
Ha nincsen érték adva egy változónak, akkor nem tudunk hivatkozni rá:
> a/q error: `q' undefined
A kettősponttal (;) csendes számolást végezhetünk, ekkor a parancs eredménye nem lesz kiírva:
a=2; b=3; a+b
A whos paranccsal megnézhetjük az aktuálisan tárolt változóinkat.
> whos Variables in the current scope: Attr Name Size Bytes Class ==== ==== ==== ===== ===== a 1x1 8 double ans 1x1 8 double b 1x1 8 double Total is 3 elements using 24 bytes > _
Azt tapasztaljuk, hogy a változók mind 1x1-es double típusúak. Próbáljuk ki a következőket:
a=1000 b=single(1000) c=int32(1000) d=int8(1000) whos
Komplex számok
próbáljuk ki:
z=2+3j whos z
Azt látjuk, hogy z dupla lebegő pontos, de 16 byte-ot foglal, mivel egy komplex szám két valós számmal ábrázolható.