線性代數學習筆記(六)

2021-07-22 16:37:40 字數 1531 閱讀 8850

只有正方形的矩陣有行列式!行列式的應用概括來有三:

性質1,2,3是basic properties,用這三條性質可以計算任意乙個矩陣的行列式|a|:

性質1和2一起就可以推導出permutation matrix的行列式了

線性變換 = ①數乘,②加減

這很像長方形的邊與面積的關係:長(第一行)*2,寬(第二行)不變,面積*2(長影響一次);長*2,寬*2,面積*4(長影響一次,寬再影響一次,每一行都會影響值!)

用性質1,2,3就能把任意矩陣的行列式拆成:一小撮卓有貢獻的permutation矩陣(秩不等0) 和 一大波吊兒郎當的無用矩陣(秩等於0) (上面第一行可以拆成三個矩陣,對這三個的每乙個拆第二行。。以此類推,可以想象拆出來的矩陣個數何其之多)

後面的性質可以從前面三條推理得到。

性質2告訴我們,交換這兩行(這裡交換了等於沒交換),行列式變號,所以只能為0∣∣

∣ac−

labd

−lb∣

∣∣=∣

∣∣ac

bd∣∣

∣+∣∣

∣a−l

ab−l

b∣∣∣

=∣∣∣

acbd

∣∣∣+

0 |abc−lad−lb|=|abcd|+|ab−la−lb|=|abcd|+0

第乙個等號來自性質3,第二個來自性質4.

elimination不會影響行列式

對這一行線性變換,值不變,由此得到只能是0。

通過性質5來消去所有非對角線元素,再將係數乙個個提取出來。

聯絡消元過程。

這個性質證明比較麻煩,略過,講講應用:

|a'|=|a|  <=>   |u'l'|=|lu|  <=>  |u'||l'|=|l||u|

這條性質讓以上對行的操作,都可以等效在列上!

a=lu,轉化為l和u之後,|a|=|l|*|u|,由於l和u都是三角矩陣,行列式好求

用性質1,2,3就能把任意矩陣的行列式拆成:一小撮卓有貢獻的permutation矩陣(秩不等0) 和 一大波吊兒郎當的無用矩陣(秩等於0) ,big formula就是這一小撮permutation矩陣:

這些矩陣的性質是:原矩陣的每一行、每一列都只留下乙個元素,構成新矩陣。挑選第一行元素有n種選法,第二行有n-1種。。一共有n!種(n的階乘),即一共有n!項需要相加。

big formula一下給出n!項一起算,實在有些不方便。cofactor 將與某個entry相乘的 factor(因子)提取出來,形成cofactor。

a去掉第i行第j列之後,剩下的部分拼起來是 aij 的余子式,記為 mij ,再乘以(-1)i+j,得到 aij 的cofactor cij= (-1)i+j * mij

幾步初等行變換之後,得到一行(or一列)零比較多的,然後再使用cofactor**:求這行(這列)的∑aij * cij=∑aij *(-1)i+j* mij

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