原创 （狂补数学3）用MATLAB解超定方程

  wiki解释：超定方程

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根据解的存在情况，线性方程可以分为:

• 有唯一解的恰定方程组，
• 解不存在的超定方程组，
• 有无穷多解的欠定方程组。

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  对于方程组Ax=b，A为n×m矩阵，如果A列满秩，且n>m。则方程组没有精确解，此时称方程组为超定方程组。线性超定方程组经常遇到的问题是数
据的曲线拟合。对于超定方程，在MATLAB中，利用左除命令（x=A\b）来寻求它的最小二乘解；还可以用广义逆来求，即x=pinv(A),所得的解
不一定满足Ax=b，x只是最小二乘意义上的解。左除的方法是建立在奇异值分解基础之上，由此获得的解最可靠；广义逆法是建立在对原超定方程直接进行
householder变换的基础上，其算法可靠性稍逊与奇异值求解，但速度较快；
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独立方程个数大于独立的未知参数的个数的方程，称为超定方程，在matlab里面有三种方法求解，
一是用伪逆法求解，x=pinv(A)*b,二是用左除法求解，x=A\b,三是用最小二乘法求解,
x=lsqnonneg(A,b)
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(3)矩阵求逆

行数和列数相等的矩阵称为方阵，只有方阵有逆矩阵。方阵的求逆函数为：

B=inv(A)

该函数返回方阵A的逆阵。如果A不是方阵或接近奇异的，则会给出警告信息。

在实际应用中，很少显式的使用矩阵的逆。在MATLAB中不是使用逆阵x=inv(A)*B来求线性方程组Ax=B的解，而是使用矩阵除法运算x=A\B来求解。因为MATLAB设计求逆函数inv时，采用的是高斯消去法，而设计除法解线性方程组时，并不求逆，而是直接采用高斯消去法求解，有效的减小了残差，并提高了求解的速度。因此，MATLAB推荐尽量使用除法运算，少用求逆运算。

(4)除法运算

在线性代数中，只有矩阵的逆的定义，而没有矩阵除法的运算。而在MATLAB中，定义了矩阵的除法运算。矩阵除法的运算在MATLAB中是一个十分有用的运算。根据实际问题的需要，定义了两种除法命令：左除和右除。

矩阵左除：

C=A\B或C=mldivide(A,B)

矩阵右除；

C=A/B或C=mrdivide(A,B)

通常矩阵左除不等于右除，如果A是方阵，A\B等效于A的逆阵左乘矩阵B。也就是inv(A)*B。如果A是一个n′n矩阵，B是一个n维列向量，或是有若干这样的列的矩阵，则A\B就是采用高斯消去法求得的方程AX=B的解。如果A接近奇异的，MATLAB将会给出警告信息。

如果A是一个m′n矩阵，其中m不等于n，B是一个m维列向量，或是由若干这样的列的矩阵，则X=A\B是不定或超定方程组AX=B的最小二乘解。通过QR分解确定矩阵A的秩k，方程组的解X每一列最多只有k个非零元素。如果k<n，方程的解是不唯一的，用矩阵除法求得的最小二乘解是这种类型解中范数最小的。

B/A大体等效于B*inv(A)
(B右乘A的逆阵)，但在计算方法上存在差异，更精确的，B/A=(A^T\B^T)^T。

输入：A=[1
2 3;4 5 7;4 7 9];B=[1
3 7;3 5 7;8 5 1];

矩阵左除。输入：A\B

显示：ans
=

 
-0.7500   -0.5000   -2.0000

  
5.7500   -3.5000  -18.0000

 
-3.2500    3.5000   15.0000

矩阵右除。输入：A/B

显示：ans
=

 
-0.0217    0.4565   -0.0435

  
0.6522    0.3043    0.3043

 
-0.5652    1.8696   -0.1304