Матрицы не очень сложны для понимания и использования. Более того, они нужны для написания быстрых преобразований и очень полезны для представления математических операций в компактной форме.
Матрица - это множество чисел, сгруппированных в колонки и столбцы. Здесь изображены две матрицы: Матрица А и Матрица В.
56_1.gif (1163 b)
Матрица А - это матрица 2х3 (то есть у нее две строки и три столбца), тогда как матрица В - это матрица 3х3. Мы можем получить доступ к элементу матрицы А, используя запись А[m,n], где m - это строка, а n - столбец. Элемент в верхнем углу матрицы А будет обозначаться А[0,0] и он равен единице.
Произведение операций над матрицами
Вы можете производить большинство операций над матрицами так же, как Вы оперируете и с нормальными числами. Например, Вы можете их складывать или вычитать, соответственно складывая или вычитая каждый из компонентов.
Для примера, рассмотрим сложение двух матриц размерностью 2х3 - матрицы А и матрицы С:
56_2.gif (650 b)
При сложении матриц А и С нужно складывать каждый из элементов m, n. Суммы элементов займут в результирующей матрице соответствующие места:
56_3.gif (896 b)
Мы также можем умножить матрицу на скаляр k. Например, чтобы умножить матрицу А на 3, мы должны умножить на 3 каждый ее элемент.
56_4.gif (725 b)
Теперь поговорим об умножении двух матриц. Эта операция немного отличается от умножения на скалярную величину. Вы должны запомнить несколько правил:
Количество столбцов в первой матрице (n) должно быть равно количеству строк во второй (также n). Это значит, что если размерность первой матрицы (m x n), то размерность второй матрицы должна быть (n x r). Два остальных измерения m и к могут быть любыми.
Произведение матриц не коммутативно, то есть А х В не равно В х А.
Умножение матрицы m x n на матрицу n x r может быть описано алгоритмически следующим образом:
Для каждой строки первой матрицы:
Умножить строку на столбец другой матрицы поэлементно. Сложить полученный результат;
Поместить результат в позицию [i,j] результирующей матрицы, где i - это строка первой матрицы, а j - столбец второй матрицы.
Для простоты посмотрите на рисунок:
56_5.gif (4629 b)
Мы можем это сделать намного проще, написав программу на Си. Давайте определим матрицу 3х3 и напишем функцию, умножающую матрицы. Ниже показан исходный код:
// общая структура матрицы
typedef struct matrix_typ
{
float elem[3][3]; // место для хранения матрицы
} matrix, *matrix_ptr;
void Mat_Mult3x3(matrix_ptr matrix_1, matrix_ptr matrix_2,
matrix_ptr result)
{
index i, j, k;
for(i=0; i < 3; j++)
{
for(j=0; j < 3; j++)
{
result[i][j] = 0; // инициализация элемента
for(k = 0; k < 3; k++)
{
result->elem[i][j] += matrix_1->elem[i][k]
* matrix_2->elem[k][j];
} // конец цикла по k
} // конец цикла по j
} // конец цикла по i
} // конец функции
Единичная матрица
Прежде чем закончить говорить о матрицах, скажем еще об одной вещи: о единичной матрице. Не углубляясь в математические термины, я хочу сказать, что нам нужна такая матрица, умножая на которую мы получали бы исходную матрицу.
Говоря попросту, нам нужно иметь матрицу размерностью
ответ: до сих пор вы использовали линейные алгоритмы, т.е. алгоритмы, в которых все этапы решения выполняются строго последовательно. сегодня вы познакомитесь с разветвляющимися алгоритмами.
определение. разветвляющимся называется такой алгоритм, в котором выбирается один из нескольких возможных вариантов вычислительного процесса. каждый подобный путь называется ветвью алгоритма.
признаком разветвляющегося алгоритма является наличие операций проверки условия. различают два вида условий - простые и составные.
простым условием (отношением) называется выражение, составленное из двух арифметических выражений или двух текстовых величин (иначе их еще называют ), связанных одним из знаков:
< - меньше,
> - больше,
< = - меньше, или равно
> = - больше, или равно
< > - не равно
= - равно
например, простыми отношениями являются следующие:
x-y> 10; k< =sqr(c)+abs(a+b); 9< > 11; ‘мама’< > ‘папа’.
в примерах первые два отношения включают в себя переменные, поэтому об истинности этих отношений можно судить только при подстановке конкретных значений:
если х=25, у=3, то отношение x-y> 10 будет верным, т.к. 25-3> 10
если х=5, у=30, то отношение x-y> 10 будет неверным, т.к. 5-30< 10
проверьте истинность второго отношения при подстановке следующих значений:
k=5, a=1, b=-3, c=-8
k=65, a=10, b=-3, c=2
определение. выражение, о котором после подстановки в него значений переменных можно сказать, истинно (верно) оно или ложно (неверно), называется булевым (логическим) выражением.
примечание. название “булевы” произошло от имени джорджа буля, разработавшего в xix веке булеву логику и логики.
определение. переменная, которая может принимать одно из двух значений: true (правда) или false (ложь), называется булевой (логической) переменной. например,
к: =true;
flag: =false;
second: =a+sqr(x)> t
рассмотрим пример.
. вычислить значение модуля и квадратного корня из выражения (х-у).
для решения этой нужны уже знакомые нам стандартные функции нахождения квадратного корня - sqr и модуля - abs. поэтому вы уже можете записать следующие операторы присваивания:
koren: =sqrt(x-y);
modul: =abs(x-y)
в этом случае программа будет иметь вид:
program znachenia;
uses
crt;
var
x, y : integer;
koren, modul : real;
begin
clrscr;
write ('введите значения переменных х и у через пробел ');
readln (x, y);
koren: =sqrt(x-y);
modul: =abs(x-y);
write ('значение квадратного корня из выражения (х-у) равно ', koren);
write ('значение модуля выражения (х-у) равно ', modul);
readln;
end.
казалось бы, решена. но мы не учли области допустимых значений для нахождения квадратного корня и модуля. из курса вы должны знать, что можно найти модуль любого числа, а вот значение подкоренного выражения должно быть неотрицательно (больше или равно нулю).
поэтому наша программа имеет свою допустимую область исходных данных. найдем эту область. для этого запишем неравенство х-у> =0, то есть х> =у. значит, если пользователем нашей программы будут введены такие числа, что при подстановке значение этого неравенства будет равно true, то квадратный корень из выражения (х-у) извлечь можно. а если значение неравенства будет равно false, то выполнение программы закончится аварийно.
. наберите текст программы. протестируйте программу со следующими значениями переменных и сделайте вывод.
х=23, у=5;
х=-5, у=15;
х=8, у=8.
каждая программа, насколько это возможно, должна осуществлять контроль за допустимостью величин, участвующих в вычислениях. здесь мы сталкиваемся с разветвлением нашего алгоритма в зависимости от условия. для реализации таких условных переходов в языке паскаль используют операторы if и case, а также оператор безусловного перехода goto.
рассмотрим оператор if.
для нашей нужно выполнить следующий алгоритм:
если х> =у,
то вычислить значение квадратного корня,
иначе выдать на экран сообщение об ошибочном введении данных.
объяснение:
