文章目录

  • 三、初等变换、初等矩阵
    • 矩阵的初等行变换
    • 初等矩阵
      • 初等矩阵的逆
    • 行阶梯矩阵
    • 行最简矩阵
    • 矩阵等价
  • 四、分块矩阵
    • 分四块
    • 行、列分块
  • 五、方阵的行列式

三、初等变换、初等矩阵

矩阵的初等行变换

  • 用非000常数kkk乘AAA某行的每个元素,即倍乘
  • 互换AAA中两行元素的位置,即互换
  • 把AAA中某行所有元素的kkk倍加到另一行的对应元上,即倍加

初等矩阵

单位矩阵经过一次初等变换所得到的矩阵称为初等矩阵

初等矩阵PPP左乘矩阵AAA,其乘积PAPAPA就是矩阵AAA作一次与PPP同样的行变换
初等矩阵PPP右乘矩阵AAA,其乘积APAPAP就是矩阵AAA作一次与PPP同样的列变换

初等矩阵的逆

(100210001)(100−210001)=(100010001)\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 2 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ -2 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1\end{pmatrix} ⎝⎛​120​010​001​⎠⎞​⎝⎛​1−20​010​001​⎠⎞​=⎝⎛​100​010​001​⎠⎞​
初等矩阵若为倍加矩阵,则其逆矩阵为将其倍加的元改为其相反数,例如
(100210001)−1=(100−210001)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ \boxed{2} & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ \boxed{-2} & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} ⎝⎛​12​0​010​001​⎠⎞​−1=⎝⎛​1−2​0​010​001​⎠⎞​

(010100001)(010100001)=(100010001)\begin{pmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} ⎝⎛​010​100​001​⎠⎞​⎝⎛​010​100​001​⎠⎞​=⎝⎛​100​010​001​⎠⎞​
初等矩阵若为互换矩阵,则其逆矩阵为本身,例如
(010100001)−1=(010100001)\begin{pmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} 0 & 1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} ⎝⎛​010​100​001​⎠⎞​−1=⎝⎛​010​100​001​⎠⎞​

(100050001)(1000150001)=(100010001)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 5 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & \frac{1}{5} & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} ⎝⎛​100​050​001​⎠⎞​⎝⎛​100​051​0​001​⎠⎞​=⎝⎛​100​010​001​⎠⎞​
初等矩阵若为倍乘矩阵,则其逆矩阵为倍乘的元的倒数,例如
(100050001)−1=(1000150001)\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & \boxed{5} & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & \boxed{\frac{1}{5}} & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} ⎝⎛​100​05​0​001​⎠⎞​−1=⎝⎛​100​051​​0​001​⎠⎞​

初等矩阵均可逆,且其逆是同一类型的初等矩阵

例:已知aij≠0a_{ij}\ne0aij​=0,如果(a11a12a13a21a22a23a31a32a33)P=(a112a12a12+a13a11a21a22a22+a23a11a31a32a32+a33)\begin{pmatrix}a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33}\end{pmatrix}P=\begin{pmatrix}a_{11}^{2} & a_{12} & a_{12}+a_{13} \\ a_{11}a_{21} & a_{22} & a_{22}+a_{23} \\ a_{11}a_{31} & a_{32} & a_{32}+a_{33}\end{pmatrix}⎝⎛​a11​a21​a31​​a12​a22​a32​​a13​a23​a33​​⎠⎞​P=⎝⎛​a112​a11​a21​a11​a31​​a12​a22​a32​​a12​+a13​a22​+a23​a32​+a33​​⎠⎞​,则P=()P=()P=()

经过第一列乘a11a_{11}a11​倍,第三列加第二列,因此
P=(a1100011001)P=\begin{pmatrix} a_{11} & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} P=⎝⎛​a11​00​010​011​⎠⎞​

例:已知A=(aij)A=(a_{ij})A=(aij​)是三阶矩阵,∣A∣=2|A|=2∣A∣=2,把矩阵AAA的第二行的−5-5−5倍加到第三行得到矩阵BBB,则(3BA∗)−1=()(3BA^{*})^{-1}=()(3BA∗)−1=()

由题意B=PAB=PAB=PA,且
P=(1000100−51)P=\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & -5 & 1 \end{pmatrix} P=⎝⎛​100​01−5​001​⎠⎞​

3BA∗=3PAA∗=3P(∣A∣E)=6P3BA^{*}=3PAA^{*}=3P(|A|E)=6P 3BA∗=3PAA∗=3P(∣A∣E)=6P

(3BA∗)−1=(6P)−1=16P−1=16(100010051)(3BA^{*})^{-1}=(6P)^{-1}=\frac{1}{6}P^{-1}=\frac{1}{6}\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 5 & 1 \end{pmatrix} (3BA∗)−1=(6P)−1=61​P−1=61​⎝⎛​100​015​001​⎠⎞​

行阶梯矩阵

设AAA为m×nm\times nm×n矩阵,若满足

  • 矩阵如有零行,则零行都在矩阵的底部
  • 每个非零行的主元(即该行最左边的第111个非000元)所在列的下面的元素都是000

则称AAA为行阶梯矩阵

行最简矩阵

设AAA为m×nm\times nm×n矩阵,若AAA是行阶梯矩阵,且还满足

  • 非零行的主元都是111,且主元所在列的其他元素都是000

则称AAA为行最简矩阵

矩阵等价

矩阵AAA经过有限次初等变换得到矩阵BBB就称矩阵AAA与矩阵BBB等价,记作A=∼BA\overset{\sim}{=}BA=∼B

矩阵A,BA,BA,B都是m×nm\times nm×n的矩阵,则A,BA,BA,B等价⇔r(A)=r(B)\Leftrightarrow r(A)=r(B)⇔r(A)=r(B)

设AAA是m×nm\times nm×n矩阵,则存在mmm姐可逆矩阵PPP和nnn阶可逆矩阵AAA,使
PAQ=(ErOOO)PAQ=\begin{pmatrix} E_{r} & O \\ O & O \end{pmatrix} PAQ=(Er​O​OO​)

例:已知A=(1−1−132−1−3132−52)A=\begin{pmatrix}1 & -1 & -1 & 3 \\ 2 & -1 & -3 & 1 \\ 3 & 2 & -5 & 2\end{pmatrix}A=⎝⎛​123​−1−12​−1−3−5​312​⎠⎞​化其为行最简

A=(1−1−132−1−3132−52)→(1−1−1301−1−505−2−7)→(10−2−201−1−500318)从左到右各列上下同时开工→(10−2−201−1−50016)如果第一个非零元不是1,先化成1→(1001001010016)\begin{aligned} A&=\begin{pmatrix}1 & -1 & -1 & 3 \\ 2 & -1 & -3 & 1 \\ 3 & 2 & -5 & 2\end{pmatrix}\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & 3 \\ 0 & 1 & -1 & -5 \\ 0 & 5 & -2 & -7 \end{pmatrix}\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & 0 & -2 & -2 \\ 0 & 1 & -1 & -5 \\ 0 & 0 & 3 & 18 \end{pmatrix}从左到右各列上下同时开工\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & 0 & -2 & -2 \\ 0 & 1 & -1 & -5 \\ 0 & 0 & 1 & 6 \end{pmatrix}如果第一个非零元不是1,先化成1\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 10 \\ 0 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 6 \end{pmatrix} \end{aligned} A​=⎝⎛​123​−1−12​−1−3−5​312​⎠⎞​→⎝⎛​100​−115​−1−1−2​3−5−7​⎠⎞​→⎝⎛​100​010​−2−13​−2−518​⎠⎞​从左到右各列上下同时开工→⎝⎛​100​010​−2−11​−2−56​⎠⎞​如果第一个非零元不是1,先化成1→⎝⎛​100​010​001​1016​⎠⎞​​

对于已知PA=B,A,BPA=B,A,BPA=B,A,B,求PPP的题
已知
A⟶行变换BA\overset{行变换}{\longrightarrow}B A⟶行变换​B
即存在
Pτ⋯P2P1A=BP_{\tau}\cdots P_{2}P_{1}A=B Pτ​⋯P2​P1​A=B
记P=Pτ⋯P2P1P=P_{\tau}\cdots P_{2}P_{1}P=Pτ​⋯P2​P1​
Pτ⋯P2P1E=PP_{\tau}\cdots P_{2}P_{1}E=P Pτ​⋯P2​P1​E=P
即A→BA\rightarrow BA→B同时E→PE\rightarrow PE→P
(A,E)⟶行变换(B,P)(A,E)\overset{行变换}{\longrightarrow}(B,P) (A,E)⟶行变换​(B,P)

对于上一道例题,要求使得AAA变为行最简的PPP

(A∣E)=(1−1−1312−1−31132−521)→(1−1−13101−1−5−2105−2−7−31)→(1−1−13101−1−5−21003187−51)→(10−2−2−111−1−5−211673−5313)→(10010113−7323010113−2313001673−5313)\begin{aligned} (A|E)&=\begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & 3 & 1 & & \\ 2 & -1 & -3 & 1 & & 1 & \\ 3 & 2 & -5 & 2 & & & 1 \end{pmatrix}\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & 3 & 1 & & \\ 0 & 1 & -1 & -5 & -2 & 1 & \\ 0 & 5 & -2 & -7 & -3 & & 1 \end{pmatrix}\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 & 3 & 1 & & \\ 0 & 1 & -1 & -5 & -2 & 1 & \\ 0 & 0 & 3 & 18 & 7 & -5 & 1 \end{pmatrix}\\ &\rightarrow \begin{pmatrix} 1 & 0 & -2 & -2 & -1 & 1 & \\ & 1 & -1 & -5 & -2 & 1 & \\ & & 1 & 6 & \frac{7}{3} & - \frac{5}{3} & \frac{1}{3} \end{pmatrix}\\ & \rightarrow \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 10 & \frac{11}{3} & - \frac{7}{3} & \frac{2}{3} \\ 0 & 1 & 0 & 1 & \frac{1}{3} & - \frac{2}{3} & \frac{1}{3} \\ 0 & 0 & 1 & 6 & \frac{7}{3} & - \frac{5}{3} & \frac{1}{3} \end{pmatrix} \end{aligned} (A∣E)​=⎝⎛​123​−1−12​−1−3−5​312​1​1​1​⎠⎞​→⎝⎛​100​−115​−1−1−2​3−5−7​1−2−3​1​1​⎠⎞​→⎝⎛​100​−110​−1−13​3−518​1−27​1−5​1​⎠⎞​→⎝⎛​1​01​−2−11​−2−56​−1−237​​11−35​​31​​⎠⎞​→⎝⎛​100​010​001​1016​311​31​37​​−37​−32​−35​​32​31​31​​⎠⎞​​

四、分块矩阵

分四块(AB,An,A−1AB,A^{n},A^{-1}AB,An,A−1),列分块、行分块(方程组的解,向量,阶)

分四块

对矩阵适当的分块处理,有以下的运算法则
(A1A2A3A4)+(B1B2B3B4)=(A1+B1A2+B2A3+B3A4+B4)(ABCD)(XYZW)=(AX+BZAY+BWCX+DZCY+DW)(ABCD)T=(ATCTBTDT)\begin{gathered} \begin{pmatrix} A_{1} & A_{2} \\ A_{3} & A_{4} \end{pmatrix}+\begin{pmatrix} B_{1} & B_{2} \\ B_{3} & B_{4} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} A_{1}+B_{1} & A_{2}+B_{2} \\ A_{3}+B_{3} & A_{4}+B_{4} \end{pmatrix}\\ \begin{pmatrix} A & B \\ C & D \end{pmatrix}\begin{pmatrix} X & Y \\ Z & W \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} AX+BZ & AY+BW \\ CX+DZ & CY+DW \end{pmatrix}\\ \begin{pmatrix} A & B \\ C & D \end{pmatrix}^{T}=\begin{pmatrix} A^{T} & C^{T} \\ B^{T} & D^{T} \end{pmatrix} \end{gathered} (A1​A3​​A2​A4​​)+(B1​B3​​B2​B4​​)=(A1​+B1​A3​+B3​​A2​+B2​A4​+B4​​)(AC​BD​)(XZ​YW​)=(AX+BZCX+DZ​AY+BWCY+DW​)(AC​BD​)T=(ATBT​CTDT​)​
如果B,CB,CB,C都是方阵
(BOOC)n=(BnOOCn)\begin{pmatrix} B & O \\ O & C \end{pmatrix}^{n}=\begin{pmatrix} B^{n} & O \\ O & C^{n} \end{pmatrix} (BO​OC​)n=(BnO​OCn​)
如果B,CB,CB,C是可逆方阵
(BOOC)−1=(B−1OOC−1),(OBCO)−1=(OC−1B−1O)\begin{pmatrix} B & O \\ O & C \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} B^{-1} & O \\ O & C^{-1} \end{pmatrix},\begin{pmatrix} O & B \\ C & O \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} O & C^{-1} \\ B^{-1} & O \end{pmatrix} (BO​OC​)−1=(B−1O​OC−1​),(OC​BO​)−1=(OB−1​C−1O​)

行、列分块

若AB=CAB=CAB=C
(γ1γ2γ3)(b11b12b13b21b22b23b31b32b33)=(δ1δ2δ3)\begin{pmatrix} \gamma_{1} & \gamma_{2} & \gamma_{3} \end{pmatrix}\begin{pmatrix} b_{11} & b_{12} & b_{13} \\ b_{21} & b_{22} & b_{23} \\ b_{31} & b_{32} & b_{33} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} \delta_{1} & \delta_{2} & \delta_{3} \end{pmatrix} (γ1​​γ2​​γ3​​)⎝⎛​b11​b21​b31​​b12​b22​b32​​b13​b23​b33​​⎠⎞​=(δ1​​δ2​​δ3​​)
对应行列式
{b11γ1+b21γ2+b31γ3=δ1b12γ1+b22γ2+b32γ3=δ2b13γ1+b23γ2+b33γ3=δ3\begin{cases} b_{11}\gamma_{1}+b_{21}\gamma_{2}+b_{31}\gamma_{3}=\delta_{1} \\ b_{12}\gamma_{1}+b_{22}\gamma_{2}+b_{32}\gamma_{3}=\delta_{2} \\ b_{13}\gamma_{1}+b_{23}\gamma_{2}+b_{33}\gamma_{3}=\delta_{3} \\ \end{cases} ⎩⎨⎧​b11​γ1​+b21​γ2​+b31​γ3​=δ1​b12​γ1​+b22​γ2​+b32​γ3​=δ2​b13​γ1​+b23​γ2​+b33​γ3​=δ3​​
即C=ABC=ABC=AB的列向量可由AAA的列向量线性表出
同理
(a11a12a13a21a22a23a31a32a33)(α1α2α3)=(β1β2β3)\begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{pmatrix}\begin{pmatrix} \alpha_{1} \\ \alpha_{2} \\ \alpha_{3} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} \beta_{1} \\ \beta_{2} \\ \beta_{3} \end{pmatrix} ⎝⎛​a11​a21​a31​​a12​a22​a32​​a13​a23​a33​​⎠⎞​⎝⎛​α1​α2​α3​​⎠⎞​=⎝⎛​β1​β2​β3​​⎠⎞​
对应行列式
{a11α1+a12α2+a13α3=β1a21α1+a22α2+a23α3=β2a31α1+a32α2+a33α3=β3\begin{cases} a_{11}\alpha_{1}+a_{12}\alpha_{2}+a_{13}\alpha_{3}=\beta_{1} \\ a_{21}\alpha_{1}+a_{22}\alpha_{2}+a_{23}\alpha_{3}=\beta _{2} \\ a_{31}\alpha_{1}+a_{32}\alpha_{2}+a_{33}\alpha_{3}=\beta _{3} \\ \end{cases} ⎩⎨⎧​a11​α1​+a12​α2​+a13​α3​=β1​a21​α1​+a22​α2​+a23​α3​=β2​a31​α1​+a32​α2​+a33​α3​=β3​​
即C=ABC=ABC=AB的行向量可由BBB的行向量线性表出

如果AAA可逆,AB=C→A−1C=BAB=C\rightarrow A^{-1}C=BAB=C→A−1C=B
BBB的行向量可由CCC的行向量线性表出
如果BBB可逆,AB=C→CB−1=AAB=C\rightarrow CB^{-1}=AAB=C→CB−1=A
AAA的列向量可由CCC的列向量线性表出

如果AB=CAB=CAB=C
A(β1β2β3)=(γ1γ2γ3)(Aβ1Aβ2Aβ3)=(γ1γ2γ3)\begin{aligned} A \begin{pmatrix} \beta_{1} & \beta_{2} & \beta_{3} \end{pmatrix}&=\begin{pmatrix} \gamma_{1} & \gamma_{2} & \gamma_{3} \end{pmatrix}\\ \begin{pmatrix} A \beta_{1} & A \beta_{2} & A \beta_{3} \end{pmatrix}&=\begin{pmatrix} \gamma_{1} & \gamma_{2} & \gamma_{3} \end{pmatrix} \end{aligned} A(β1​​β2​​β3​​)(Aβ1​​Aβ2​​Aβ3​​)​=(γ1​​γ2​​γ3​​)=(γ1​​γ2​​γ3​​)​

Aβ1=γ1,Aβ2=γ2,Aβ3=γ3A \beta_{1}=\gamma_{1},A \beta_{2}=\gamma_{2},A \beta_{3}=\gamma_{3} Aβ1​=γ1​,Aβ2​=γ2​,Aβ3​=γ3​
可知
β1\beta_{1}β1​是方程组Ax=γ1Ax=\gamma_{1}Ax=γ1​的解
β2\beta_{2}β2​是方程组Ax=γ2Ax=\gamma_{2}Ax=γ2​的解
β3\beta_{3}β3​是方程组Ax=γ3Ax=\gamma_{3}Ax=γ3​的解

如果AB=OAB=OAB=O
A(β1β2β3)=(OOOa)A \begin{pmatrix} \beta_{1} & \beta_{2} & \beta_{3} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} O & O & Oa \end{pmatrix} A(β1​​β2​​β3​​)=(O​O​Oa​)
可知β1,β2,β3\beta_{1},\beta_{2},\beta_{3}β1​,β2​,β3​是Ax=OAx=OAx=O的解

例:已知X=ABAX=ABAX=ABA,其中A=(1001011001−10100−1),B=(0001001001001000)A=\begin{pmatrix}1 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & -1 & 0 \\ 1 & 0 & 0 & -1\end{pmatrix},B=\begin{pmatrix}0 & 0 & 0 & 1 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 1 & 0 & 0 & 0\end{pmatrix}A=⎝⎛​1001​0110​01−10​100−1​⎠⎞​,B=⎝⎛​0001​0010​0100​1000​⎠⎞​,则X=()X=()X=()

本题直接求也行

A=(1001011001−10100−1)=(ECC−E),B=(0001001001001000)=(OCCO)A=\left(\begin{array}{cc:cc} 1&0&0&1\\ 0&1&1&0\\\hdashline 0&1&-1&0\\ 1&0&0&-1 \end{array}\right)=\begin{pmatrix} E & C \\ C & -E \end{pmatrix},B=\left(\begin{array}{cc:cc}0&0&0&1\\ 0&0&1&0\\\hdashline 0&1&0&0\\ 1&0&0&0\end{array}\right)=\begin{pmatrix} O & C \\ C & O \end{pmatrix} A=⎝⎛​1001​0110​01−10​100−1​​⎠⎞​=(EC​C−E​),B=⎝⎛​0001​0010​0100​1000​​⎠⎞​=(OC​CO​)

X=(ECC−E)(OCCO)(ECC−E)=(EC−CE)(ECC−E)=(2EOO−2E)\begin{aligned} X&=\begin{pmatrix} E & C \\ C & -E \end{pmatrix}\begin{pmatrix} O & C \\ C & O \end{pmatrix}\begin{pmatrix} E & C \\ C & -E \end{pmatrix}\\ &=\begin{pmatrix} E & C \\ -C & E \end{pmatrix}\begin{pmatrix} E & C \\ C & -E \end{pmatrix}\\ &=\begin{pmatrix} 2E & O \\ O & -2E \end{pmatrix} \end{aligned} X​=(EC​C−E​)(OC​CO​)(EC​C−E​)=(E−C​CE​)(EC​C−E​)=(2EO​O−2E​)​
可得X=(22−2−2)X=\begin{pmatrix}2 & & & \\ & 2 & & \\ & & -2 & \\ & & & -2\end{pmatrix}X=⎝⎛​2​2​−2​−2​⎠⎞​

例:设A=(12−24t33−11)A=\begin{pmatrix}1 & 2 & -2 \\ 4 & t & 3 \\ 3 & -1 & 1\end{pmatrix}A=⎝⎛​143​2t−1​−231​⎠⎞​,BBB为三阶非零矩阵,且AB=OAB=OAB=O,则t=()t=()t=()

由于AB=OAB=OAB=O
AB=A(β1β2β3)=(Aβ1Aβ2Aβ3)=(OOO)AB=A \begin{pmatrix} \beta_{1} & \beta_{2} & \beta_{3} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} A \beta_{1} & A \beta_{2} & A \beta_{3} \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} O & O & O \end{pmatrix} AB=A(β1​​β2​​β3​​)=(Aβ1​​Aβ2​​Aβ3​​)=(O​O​O​)
可知Aβ1=O,Aβ2=O,Aβ3=OA \beta_{1}=O,A \beta_{2}=O,A \beta_{3}=OAβ1​=O,Aβ2​=O,Aβ3​=O
因此,β1,β2,β3\beta_{1},\beta_{2},\beta_{3}β1​,β2​,β3​是AX=OAX=OAX=O的解
又因为B≠0B\ne0B=0,故AX=OAX=OAX=O存在非000解,根据克拉默法则
∣A∣=∣12−24t33−11∣=5(t+3)=0|A|=\begin{vmatrix} 1 & 2 & -2 \\ 4 & t & 3 \\ 3 & -1 & 1 \end{vmatrix}=5(t+3)=0 ∣A∣=∣∣​143​2t−1​−231​∣∣​=5(t+3)=0
解得t=−3t=-3t=−3

例:计算(123456789)(20001−1101)\begin{pmatrix}1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9\end{pmatrix}\begin{pmatrix}2 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & -1 \\ 1 & 0 & 1\end{pmatrix}⎝⎛​147​258​369​⎠⎞​⎝⎛​201​010​0−11​⎠⎞​

简单的矩阵乘复杂的矩阵,可以考虑复杂的进行分块,复杂的在左面进行列分块,在右面进行行分块

原式=(α1α2α3)(20001−1101)=(2α1+α3α2−α2+α3)=(52114512381)\begin{aligned} 原式&=\begin{pmatrix} \alpha_{1} & \alpha_{2} & \alpha_{3} \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & -1 \\ 1 & 0 & 1 \end{pmatrix}\\ &=\begin{pmatrix} 2\alpha_{1}+\alpha_{3} & \alpha_{2} & -\alpha_{2}+\alpha_{3} \end{pmatrix}\\ &=\begin{pmatrix} 5 & 2 & 1 \\ 14 & 5 & 1 \\ 23 & 8 & 1 \end{pmatrix} \end{aligned} 原式​=(α1​​α2​​α3​​)⎝⎛​201​010​0−11​⎠⎞​=(2α1​+α3​​α2​​−α2​+α3​​)=⎝⎛​51423​258​111​⎠⎞​​

五、方阵的行列式

  • ∣AT∣=∣A∣|A^{T}|=|A|∣AT∣=∣A∣
  • ∣kA∣=kn∣A∣|kA|=k^{n}|A|∣kA∣=kn∣A∣
  • ∣AB∣=∣A∣⋅∣B∣|AB|=|A|\cdot|B|∣AB∣=∣A∣⋅∣B∣
    ∣A2∣=∣A∣2|A^{2}|=|A|^{2}∣A2∣=∣A∣2
  • ∣A∗∣=∣A∣n−1|A^{*}|=|A|^{n-1}∣A∗∣=∣A∣n−1
  • ∣A−1∣=∣A∣−1=1∣A∣|A^{-1}|=|A|^{-1}=\frac{1}{|A|}∣A−1∣=∣A∣−1=∣A∣1​
  • ∣AO∗B∣=∣A∗OB∣=∣A∣⋅∣B∣\begin{vmatrix}A&O\\ *&B\end{vmatrix}=\begin{vmatrix}A&*\\O&B\end{vmatrix}=|A|\cdot|B|∣∣​A∗​OB​∣∣​=∣∣​AO​∗B​∣∣​=∣A∣⋅∣B∣
    ∣OAB∗∣=∣∗ABO∣=(−1)mn∣A∣⋅∣B∣\begin{vmatrix}O&A\\B&*\end{vmatrix}=\begin{vmatrix}*&A\\B&O\end{vmatrix}=(-1)^{mn}|A|\cdot|B|∣∣​OB​A∗​∣∣​=∣∣​∗B​AO​∣∣​=(−1)mn∣A∣⋅∣B∣
  • 如果A∼BA\sim BA∼B,则∣A∣=∣B∣,∣A+kE∣=∣B+kE∣|A|=|B|,|A+kE|=|B+kE|∣A∣=∣B∣,∣A+kE∣=∣B+kE∣,一般∣A+B∣≠∣A∣+∣B∣|A+B|\ne|A|+|B|∣A+B∣=∣A∣+∣B∣

例:A,BA,BA,B是nnn阶矩阵,∣A∣=2,∣B∣=−3|A|=2,|B|=-3∣A∣=2,∣B∣=−3,则

∣A∗B−1−A−1B∗∣=()|A^{*}B^{-1}-A^{-1}B^{*}|=()∣A∗B−1−A−1B∗∣=()
∣A∗B−1−A−1B∗∣=∣∣A∣A−1B−1−∣B∣A−1B−1∣=∣5A−1B−1∣=−5n6\begin{aligned} |A^{*}B^{-1}-A^{-1}B^{*}|&=||A|A^{-1}B^{-1}-|B|A^{-1}B^{-1}|\\ &=|5A^{-1}B^{-1}|\\ &=-\frac{5^{n}}{6} \end{aligned} ∣A∗B−1−A−1B∗∣​=∣∣A∣A−1B−1−∣B∣A−1B−1∣=∣5A−1B−1∣=−65n​​

∣OATB∗2B∣=()\begin{vmatrix}O&A^{T}\\B^{*}&2B\end{vmatrix}=()∣∣​OB∗​AT2B​∣∣​=()
∣OATB∗2B∣=(−1)n⋅n∣AT∣∣B∗∣=(−1)n2+n−1⋅2⋅3n−1=−2⋅3n−1\begin{aligned} \begin{vmatrix}O&A^{T}\\B^{*}&2B\end{vmatrix}&=(-1)^{n\cdot n}|A^{T}||B^{*}|\\ &=(-1)^{n^{2}+n-1}\cdot 2\cdot 3^{n-1}\\ &=-2\cdot3^{n-1} \end{aligned} ∣∣​OB∗​AT2B​∣∣​​=(−1)n⋅n∣AT∣∣B∗∣=(−1)n2+n−1⋅2⋅3n−1=−2⋅3n−1​

【线性代数基础进阶】矩阵-part2相关推荐

  1. 线性代数基础(矩阵、范数、正交、特征值分解、奇异值分解、迹运算)

    目录 基础概念 矩阵转置 对角矩阵 线性相关 范数 正交 特征值分解 奇异值分解 Moore-Penrose 伪逆 迹运算 行列式 如果这篇文章对你有一点小小的帮助,请给个关注喔~我会非常开心的~ 基 ...

  2. 【线性代数基础进阶】向量-part2

    文章目录 线性相关 秩 极大线性无关组 矩阵的秩 公式 线性相关 定义:对 m m m个 n n n维向量 α 1 , α 2 , ⋯ , α m \alpha_{1},\alpha_{2},\cdo ...

  3. 深度学习/机器学习入门基础数学知识整理(一):线性代数基础,矩阵,范数等

    前面大概有2年时间,利用业余时间断断续续写了一个机器学习方法系列,和深度学习方法系列,还有一个三十分钟理解系列(一些趣味知识):新的一年开始了,今年给自己定的学习目标--以补齐基础理论为重点,研究一些 ...

  4. matlab第八章答案,MATLAB课件第八章线性代数基础

    <MATLAB课件第八章线性代数基础>由会员分享,可在线阅读,更多相关<MATLAB课件第八章线性代数基础(15页珍藏版)>请在人人文库网上搜索. 1.第八章 线性代数基础1. ...

  5. (矩阵Part2):矩阵进阶

    (矩阵Part2):矩阵进阶 一.矩阵的基本运算 给出参考:矩阵的基本运算_palawind-CSDN博客_矩阵运算 1.1定义单位矩阵 ​ 主 对 角 线 元 素 都 是 1 , 其 余 元 素 为 ...

  6. 干货来袭!!!3天0基础Python实战项目快速学会人工智能必学数学基础全套(含源码)(第1天)线性代数篇:矩阵、向量及python实战

    第1天:线性代数篇:矩阵.向量.实战编程 第2天:微积分篇:极限与导数.梯度下降.积分.实战编程 第3天:概率分析篇:条件概率与全概率.贝叶斯公式.实战项目 目录 前言 一.矩阵在AI中的应用 二.矩 ...

  7. 程序员的数学【线性代数基础】

    目录 前言 1.向量是什么 1.1 向量的定义 1.2 向量的表示 1.3 向量物理意义 2.行向量与列向量 3.向量运算 3.1 向量加减法 3.2 向量数乘 3.3 转置 3.4 向量内积 3.5 ...

  8. 科学计算:Python VS. MATLAB(3)----线性代数基础

    科学计算:Python VS. MATLAB(3)----线性代数基础 按:在介绍工具之前先对理论基础进行必要的回顾是很必要的.没有理论的基础,讲再多的应用都是空中楼阁.本文主要设涉及线性代数和矩阵论 ...

  9. 【机器学习算法专题(蓄力计划)】十、机器学习中必备的高等数学和线性代数基础

    文章目录 高等数学基础 函数 方向导数(引出梯度) 梯度 微积分 微积分基本理论 泰勒公式 线性代数基础 矩阵和特征 向量内积 SVD矩阵分解 高等数学基础 函数 WHAT:后面基本都是用函数,这里先 ...

最新文章

  1. JZOJ.5234【NOIP2017模拟8.7】外星人的路径
  2. 【程序员基础篇】开源中国私有库代码更新
  3. vnc连接linux时出现黑屏
  4. windows10环境下安装Anaconda环境
  5. OS- -进程详详解
  6. win7如何关闭密码保护共享
  7. 多进程IterableDataset流式读取数据的坑:每个进程会读取一遍完整数据
  8. [.NET]使用十年股价对比各种序列化技术
  9. wireshark学习使用
  10. linux rhce教程,RHCE之路_Linux教程_Linux公社-Linux系统门户网站
  11. kettle基础使用教程
  12. 异常-银行账户异常处理
  13. 【计算机系统】LC-3中断试验
  14. 2.2   字 母 表 和 符 号 串 的 基 本 概 念
  15. 蓝桥杯试题 基础练习 Fibonacci数列
  16. SQL Server使用快捷键查看指定表的信息(字段、备注、索引、约束信息等)
  17. 美国姑娘项美丽与邵洵美的跨国恋
  18. linux怎么检查越界,C语言指针越界访问示例
  19. 移动机器人差速轮运动学模型--(左右轮速度和线速度角速度的相互转换)
  20. 牛客多校第十场F-Popping Balloons

热门文章

  1. 用CSS控制浏览器滚动条样式源代码
  2. 斗象科技PRS-NTA交互式数据图谱:全流量可视化快速定位安全威胁
  3. java两个成语交叉,形容相互交叉的成语-交叉出现的成语-互相交叉在一起的成语...
  4. 十六进制转化为ASCII码引起的的进制的故事
  5. 计算机窗口的意思是什么,电脑中的窗口是什么意思,窗口是干什么用的啊?
  6. 1530. 字符二叉树(自己测试数据没有问题,但提交时发生系统错误,谁能帮我解答一下)
  7. yolov5 7.0 classify原理,1000字
  8. 转置卷积(反卷积)为什么姓转置
  9. PHPStorm+Xdebug进行emote Debug时无法进入断点问题排查
  10. ST-Link下载程序出错