矩陣第一講

2021-08-08 23:12:45 字數 2413 閱讀 4269

特殊矩陣

1.零矩陣

所有矩陣的所有元素全都為0

2.對角矩陣

乙個n階方陣除對角線上的所有元素都為0

2.數量矩陣

對角矩陣中對角線上元素為常數,

3.單位矩陣

數量矩陣中對角線上上常數為1.

4.行階梯矩陣

乙個矩陣的每個非零行(元素不全為零)的非零首元(第乙個非零元素)所在列的下標隨著行標的增大,並且嚴格增大。並且元素全為0的行(如果有點話)均在非零行的下方。

5.行最簡矩陣

乙個行階梯形矩陣的每乙個非零行的非零首元為1,且此非零首元的所在列其餘元素均為0.

6.三角矩陣

乙個方陣的主對角線上(下)的元素都為0,則此矩陣稱為上(下)三角矩陣,統稱為三角矩陣

矩陣的基本運算

1.加

2.減

3.乘

每一行乘以每一列,第一行乘以所有列得出新的一行。滿足結合律、分配律。

4.矩陣的轉置

把矩陣a的行依次換成同序數的列得到的 矩陣稱為矩陣a的轉置矩陣at

分塊矩陣

基本概念:對於階數比較高矩陣a,在計算過程中經常採用「矩陣分塊法」,他可以使矩陣化為較低階矩陣的運算。

常用的分塊矩陣

1.按列分塊

2.按行分塊

基本運算

1)分塊矩陣的加法

2)分塊矩陣的數乘

3)分塊矩陣的乘法

矩陣及分塊矩陣的應用

設線性方程組`t`
⎧⎩

⎨⎪⎪a

11x1a

n1x1

++a12

x2an

2x2+

+⋯⋮⋯

+a1n

xn+a

nnxn

==b1

bn令a= ⎛⎝

⎜⎜a11

an1a

12an2

⋯⋮⋯a

1man

m⎞⎠⎟

⎟ x= ⎛⎝⎜

⎜x1⋮

xn⎞⎠

⎟⎟b= ⎛⎝

⎜⎜b1

⋮bn⎞

⎠⎟⎟

n個變數x1,x2....xn與m個變數y1,y2....ym之間的關係式
⎧⎩

⎨⎪⎪a

11x1a

n1x1

++a12

x2an

2x2+

+⋯⋮⋯

+a1n

xn+a

nnxn

==y1

yn令a= ⎛⎝

⎜⎜a11

an1a

12an2

⋯⋮⋯a

1man

m⎞⎠⎟

⎟ x= ⎛⎝⎜

⎜x1⋮

xn⎞⎠

⎟⎟b= ⎛⎝

⎜⎜y1

⋮yn⎞

⎠⎟⎟

則可以用y=ax來表示線性方程序。當a= (c

osθs

inθ−

sinθ

cosθ

) 是,y=ax是旋轉變化,即 {c

os(θ

)x1s

in(θ

)x1−

+sin

(θ)x

2cos

(θ)x

2==y

1yn

可以將平面上的任意點p(x

1,x2)旋轉到p』(y

1,y2)。

初等變換和初等矩陣

初等變換

矩陣的下面三種變換統稱為矩陣的初等變換:

1.交換矩陣的第i,j兩行(列)記作ri

<->r j(ci

<->c j)

2.用不為0的數k去乘矩陣的第i行(列),記作kri(kci)

3.把矩陣的第j行(列)乘以數k加到第i行(列),記作ri+krj(ci+kci)

上面三種變換分別稱為對換變換、倍乘變換和倍加計算。初等行、列變換統稱為初等變換。

逆矩陣矩陣ab=ba=e,則說明b是a的逆矩陣,記作a』.並非所有的非零方陣都是可逆的。

矩陣的行列式

余子式:把n階行列式|a|中的元素aij所在的第i行與第j列刪去後,剩下的n-1階行列式稱為元素aij的余子式mij。

代數余子式:將(-1)i+jmij稱作代數余子式。

伴隨矩陣:將矩陣a中的所有元素aij求出代數余子式,並替換。

矩陣的秩

k階非零子式:設a為m*n矩陣,在矩陣a中任取k行k列(k<=m&&k<=n),位於這些行列 相交處的元素按照原來的順序所組成的k階行列式,稱為矩陣a的k階子式。

定義:設a為n階方陣,如果|a|!=0,稱a為非奇異矩陣,如果r(a)=n,稱a為滿秩矩陣。

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