關於矩陣的秩的重要結論

2021-09-08 22:56:15 字數 1094 閱讀 6036

今天要講的是關於矩陣秩的重要結論。關於矩陣的秩,講三點,前兩點是比較重要的,專門提出來強調一下,第三點是書上沒有的乙個重要的結論:

1、2、矩陣左乘列滿秩矩陣後新矩陣的秩與原矩陣的秩一樣,此結論希望引起大家重視,此結論就是同濟大學第五版70頁的例9,大家可以參照此過程。

3、給出乙個關於矩陣的秩的一般性的結論,

大家記住了的話對做題有很大的幫助,證明過程複雜,不要求掌握。

今天看一道考研的選擇題:

上述是脫離了方程組單獨講的矩陣的秩的結論,而當秩與方程組結合時也有重要結論,對於方程組ax=b

1、如果a是行滿秩的矩陣,那麼方程組要麼有唯一解,要麼有無窮多解。

如果a是行滿秩的矩陣,因為矩陣的列秩等於矩陣的行秩,所以矩陣的列秩等於矩陣的行數,所以矩陣的列向量的線性組合一定能得到所有該維數的列向量。怎麼理解呢?比如a是2x4的矩陣,a的秩為2,那麼組成a的四個列向量的秩為2,這四個列向量都是2維的,那這四個列向量是不是能線性組合成任意的二維列向量,所以一定有解。

a的形式要麼是矮且胖要麼是方陣(矩陣的列不可能小於矩陣的行數),如果矩陣a矮且胖的話,那麼對線性方程組的約束的個數(矩陣的行數)小於未知數的個數,那就是無窮多解。矩陣a是方陣,根據克拉默法則我們也能得出是唯一解。

上面是我們根據我們對線性代數的直觀理解做出的推導,那麼這個結論怎麼證明呢?

2、如果a是列滿秩的話,那麼方程組要麼有唯一解,要麼無解。

兩個結論看起來類似,但直觀理解的角度不太一樣。a要麼是方陣,要麼是瘦高型,a是方陣時根據克拉默法則也可知有唯一解,a是瘦高型的話,a的線性組合如果能構成b就是唯一解,不能構成b就無解了。(因為a中各列線性無關,最後x不可能有無窮多解)

還有乙個角度,b是a中各列線性組合,b的這一列加到a後如果矩陣的秩加了1,說明無解,如果矩陣的秩不變,說明有唯一解。

9 矩陣的秩

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