Notes 線性代數基礎回顧

2021-07-23 18:34:36 字數 2043 閱讀 5100

行列式(determination):

行列式是只針對方陣而言的。

關於行列式,2階、3階行列式的求解:

對於三階行列式的求解:

可以在旁邊多加乙個同樣的以方便看圖。

行列式有常見的性質:

1)行列式與其轉置行列式相等。

2)對換行列式的兩行或者兩列,行列式變號。如果行列式某兩行、兩列相同,行列式為0。

3)把行列式的某一行、一列同乘乙個數加到另外一行或者一列,行列式不變。

由2)、3)得知:行列式中,如果一行、一列是另一行、一列的倍數,則該行列式為0.

上述性質與線性方程組的解息息相關。

根據克拉默法則,如果乙個線性方程組的係數行列式不等於0,則線性方程組有唯一解。(係數矩陣必須是nxn的方陣,才有行列式,所以over-determined的線性回歸不屬於這種型別)。

注意上述定理只對係數矩陣做要求,自變數向量的階數並沒有規定。可以有x^2,x^3等。

關於齊次線性方程組和非齊次線性方程組的定義:

所以有:

關於求逆矩陣(inverse matrix):

對於線性方程組的求解,可以使用逆矩陣的方法,關於逆矩陣的定義和性質如下:

而對於伴隨矩陣a*的求法如下:

而關於奇異矩陣和非奇異矩陣的定義如下:

矩陣的秩的定義(rank):

這裡我們給矩陣的秩乙個非正式的定義:

如果經過了gaussian elimination之後的矩陣的非零行數就是矩陣的秩(其實最原始的回答應該是,階梯矩陣的非零行數)。那什麼是階梯矩陣呢?

例子如下:

那麼,矩陣的秩和線性方程以及行列式有什麼關係呢?

顯而易見,如果乙個矩陣是乙個滿秩方陣,就是說gaussian elimination之後的矩陣的非零行個數和未知數相同,方程有唯一解。那麼次係數方陣的det就不等於0. 係數方陣也是可逆方陣。是個非奇異方陣。注意,行列式、逆矩陣、非奇異矩陣等都是針對方陣而言的。但秩的話是矩陣都可以求的。

方陣的特徵值和特徵向量(eigen value和eigen vector)

對應著,我們可得特徵多項式:

觀察可知,這個特徵多項式是乙個齊次線性方程組。想要有非零解,也就是非零特徵向量,需要行列式等於0才可以。根據這一性質,可以幫助我們求得行列式:

下面是對應的例題:

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