MATH-现代=矩阵
1、基本概念
- |A|是矩阵的行列式也叫detA,A一定是n阶矩阵,也就是方阵,因为行列式是方形的,有多少行就有多少列
- 元素都是零的矩阵是零矩阵
- A=B则AB对应元素全部相等,AB需要是同型矩阵
2、矩阵运算法则
- 同型矩阵的加减:同型矩阵才可加减,对应元素加减
- 任何矩阵的数乘kA: A中所有元素都乘以k
- 加减可交换可结合,数乘可结合可分配
- 矩阵乘法
- 前一个矩阵的列数等于后一个矩阵的行数
- 乘法可分配,可结合,但是不可以交换顺序,单位矩阵和0矩阵除外
- 矩阵转置:第一行变成第一列,以此类推
3、伴随矩阵
- 前提也是n阶矩阵,只有n阶矩阵才有行列式
- 原来矩阵的行的每个元素的代数余子式变成对应的列得到新的矩阵
- 二阶矩阵的伴随矩阵是主对角线元素交换,副对角线元素变号
4、可逆矩阵
- AB都是n阶方阵,AB=BA=E,AB互为逆矩阵,AB是非奇异矩阵
- 初等变换
5、初等矩阵
- 单位矩阵经过一次初等变换
6、矩阵等价
- A经过有限次初等变换得到B,则A和B等价,A~=B
7、正交矩阵
- AAT = E , ATA = E
8、矩阵运算定理
1. AB都是n阶方阵,矩阵乘积的行列式等于矩阵行列式的乘积|AB| = |A||B|
2. 可逆矩阵唯一
3. n阶方阵可逆=》行列式不等于0+秩是n+行列向量线性无关+可以经过初等变换划为单位矩阵+可以是初等矩阵的乘积+0不是特征值
4. 可逆矩阵 = 乘积
5. 矩阵的乘积是前一个的列数等于后一个的行数,得到的矩阵是前一个的行数和后一个的列数
初等矩阵相关
6. 初等行变换就是左乘初等矩阵,初等列变换就是右乘初等矩阵
7. 初等矩阵都可逆而且逆矩阵是同类型的初等矩阵
1. Ei(k)表示第i行乘以k得到的初等矩阵,其逆矩阵是i行乘以1/k
2. i+kj的逆矩阵是i-kj
3. 交换两行的逆矩阵是在交换过来等价矩阵相关
- AB等价的充分必要条件是PAQ = B,即A可以经过初等变换变成B
- 初等变换不改变秩,即等价矩阵秩相同
- A的秩等于A的行秩和A的列秩
9、相关公式
9.1 转置
- 转置的转置等于原矩阵,换个位置在换过啦
- 和的转置等于转置的和,加了换个位置,和换个位置再加是一样的
- (kA)T = kAT 乘了之后再转置和转置之后在乘结果是一样的,
- 乘积的转置等于换个位置转置的乘积,设A是mn,A的转置是nm,B时ns,B的转置式sn,AB是ms,AB的转置是sm,BTAT是sm,ATBT一般是不可以乘的
9.2 可逆
可逆矩阵的前提是AB都是方阵
任何矩阵都可以求逆,但是只有方阵才可以叫做可逆矩阵
- 逆矩阵的逆矩阵是自己,可以引申,偶次逆是自己,奇数次逆是逆矩阵
- 数乘的逆矩阵是原来矩阵的逆矩阵乘以该数的倒数,因为原矩阵和逆矩阵的乘积等于单位矩阵,k和k的倒数乘积为1
- 乘积的逆矩阵等于逆矩阵换个位置的乘积,和转置的格式是一样的
- 矩阵n次方的逆等于矩阵逆的n次方
- 逆的转置等于转置的逆
- 逆的行列式等于原行列式的倒数
- A-1 = A*/|A|, 逆=伴随/行列式
9.3 伴随
- AA = A*A = |A|E* 伴随矩阵和原矩阵的乘积是数量阵|A|E,同一行元素和代数余子式的乘积和是行列式,不同行和余子式的乘积和是0
- 右乘A-1 => A* = |A|A-1
- 同时取行列式得到 => 伴随矩阵的行列式等于原矩阵行列式的n-1次方
- 伴随矩阵的逆矩阵 = 逆矩阵的伴随
- 伴随矩阵的逆矩阵 = 原矩阵/行列式
- 原矩阵/行列式 = 伴随矩阵的逆矩阵
- 原矩阵数乘k的伴随矩阵 = 原矩阵的伴随矩阵数乘k的n-1次方
- 伴随矩阵的伴随矩阵 = 原矩阵数乘行列式的n-2次方
- 伴随矩阵的秩:
- 原矩阵满秩 = 伴随矩阵满秩
- 原矩阵n-1秩 = 伴随矩阵秩为1
- 原矩阵的秩比n-1小 = 伴随矩阵秩为0
秩
- 转置、数乘 、加减、乘积
- 逆矩阵、零矩阵、分块矩阵、等价矩阵
分块矩阵
- 加减、乘积
- 转置、n次方
- 逆矩阵,主对角、逆对角
方程的解
- 前提
- 向量形式
- 结论
B的列向量是Ax = 0的解
线性表出
- 行向量
- 列向量
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