麻省理工 高等線性代數筆記3 矩陣乘法和逆

2022-09-21 01:54:06 字數 1829 閱讀 9802

矩陣在什麼情況下能夠相乘?相乘後又是什麼樣子?

矩陣相乘不一定是方陣,方針相乘,大小必須相同,但是如果它們不是方陣,則大小不同。

比如矩陣\(a\)為\(m*n\),那麼想要矩陣\(a\)與矩陣\(b\)能夠相乘,因此矩陣\(b\)必須是\(n*p\)的形式

即,\(a\)的總列數必須與\(b\)的總行數相匹配,得到的結果j矩陣\(c\)為\(m*p\)

矩陣乘法方法二:考慮整列

用矩陣\(a\)分別與矩陣\(b\)的每一列進行計算,矩陣\(a\)乘以矩陣\(b\)列一得到矩陣\(c\)的第一列,同理,乘以矩陣\(b\)列二得到矩陣\(c\)的第二列......矩陣\(a\)乘以矩陣\(b\)列p得到矩陣\(c\)的第p列

(此方法,把矩陣\(b\)考慮為只是排在一起的p個單獨的列向量,矩陣\(c\)的各列是矩陣\(a\)各列的線性組合,因為矩陣\(a\)乘以向量等價於\(a\)中列的線性組合)

矩陣乘法方法三:考慮整行

此方法,把矩陣\(b\)考慮為只是排在一起的n個單獨的行向量,矩陣\(c\)的各行是矩陣\(b\)各行的線性組合

矩陣乘法方法四:考慮列乘以行

用矩陣\(a\)的列乘以矩陣\(b\)的行,得到的是個完整的矩陣(\(m*p\))

則,矩陣\(ab\)等於\(a\)各列與\(b\)各行乘積之和

矩陣乘法方法五:分塊乘法

假設矩陣\(a\)和矩陣\(b\)是同等大小的方陣,取矩陣\(a\)將其分塊,也取矩陣\(b\)將其分塊

如果矩陣\(a\)可逆,那就存在某個矩陣,稱為\(a\)的逆,\(a^a=i\),矩陣\(a\)稱為可逆的,或非奇異的。

逆是否存在是非常重要的問題

如果左乘某矩陣得到單位陣,那麼把它放到右邊相乘,同樣是單位陣,即\(aa^=i\)

但如果是非方陣,左逆是不等於右逆的,因為形狀不同,不能相乘;而對於方陣,只要\(a\)有逆,放哪邊都行。

討論奇異矩陣,沒有逆的情況

考慮下面例子中矩陣不可逆的解釋

從行列式考慮可知,這個矩陣的值為0,所以不可逆。

從上面的知識考慮,不可能找到乙個矩陣,使得矩陣\(a\)乘以這個矩陣得到單位陣,因為它們相乘結果中的列都來自\(a\)中的列的線性組合,不可能得到單位矩陣。

總結,如果能夠找到乙個非零向量\(x\)使得\(ax=0\),那麼這個\(a\)就不可逆,換句話說如果矩陣中某對列或者行線性成比例,那麼這個矩陣就不可逆。

討論非奇異矩陣,有逆的情況,求逆

已知矩陣\(a\),求\(a^\),如何求逆-用到「gauss-jordan"思想

gauss-jordan能夠同時處理兩個方程組,採用消元法,把左側變為單位陣,那麼右側就是\(a^\)

gauss-jordan的原理:上圖中的兩次行加減,可以看作[\(a\)

\(i\)]左乘了多個\(e_\),多個\(e_\)合起來看作乙個\(e\),由於經過行加減,左側變成了\(i\),即\(ea=i\),所以\(e=a^\),那麼右側\(ei=e=a^\)

麻省理工 高等線性代數筆記2 矩陣消元

只要矩陣是個好矩陣,消元法就能夠奏效,這是解方程組的有效方法。換句話說,用消元法可以知道什麼矩陣是好矩陣,何時是好矩陣,何時有問題 這節課主要就是講,用矩陣語言描述消元法,核心概念就是 矩陣變換 這節課的例子,仍可看作 ax b 消元法的第一步 方程一乘以 3 減去方程二,目的是為了消去x 這時考慮...

麻省理工公開課 線性代數

矩陣右乘代表對列向量線性組合。左乘表示對行進行線性組合。ab c c中的列是a中列的線性組合,c中的行是b中行的線性組合。求方程可看做求線性組合的向量,採用消元法,把曾廣矩陣化成下三角,然後回代。方陣,只要有逆,放哪邊都行。非方陣,左逆不等於右逆。矩陣不可逆,可認為存在列的線性組合違為零。求逆的過程...

麻省理工 高等線性代數筆記1 方程組的幾何解釋

考慮n個方程 n個未知數,從簡單的2個方程 2個未知數開始考慮。這個方程的目的是考慮如何將 2,1 和 1,2 這兩個向量正確組合,從而構成 0,3 這個向量 這就需要找到乙個正確的線性組合 圖中等號左側部分就叫做列向量的線性組合linear combination of columns 線性組合是...