矩阵变换
在线性代数中,矩阵的初等变换是指以下三种变换类型:(1)交换矩阵的两行(列);(2)以一个非零数k乘矩阵的某一行(列);(3)把矩阵的某一行(列)的z倍加于另一行(列)上。
基本信息
- 中文名
矩阵变换
- 外文名
Matrix transformation
- 所属学科
线性代数1
- 领域
数学
- 初等变换类型
交换矩阵的两行(列)、以一个非零数k乘矩阵的某一行(列)、把矩阵的某一行(列)的z倍加于另一行(列)上
- 矩阵变换
工程数学、考研
- 理论基础
高斯消元法
基础定义
容易看出,这三种初等变换都不会改变一个方阵A的行列式的非零性,所以如果一个矩阵是方阵,我们可以通过看出
等变换后的矩阵是否可逆,来判断原矩阵是否可逆。当然,这只是矩阵 初等变换的一个小小的应用,它在 线性代数中的更
重要的应用主要体现在以下几点:求 矩阵的秩,求向量组的极大无关组、秩,求解线性方程组,求 多项式的最大 公因式等。
应用举例
1、分块矩阵
矩阵的分块是处理阶数较高矩阵时常用的方法,用一些贯穿于矩阵的纵线和横线将矩阵分成若干子块,使得阶数较高的矩阵化为阶数较低的分块矩阵,在运算中,我们有时把这些子块当作数一样来处理,从而简化了表示,便于计算。 分块矩阵有相应的加法、乘法、数乘、转置等运算的定义,也可进行初等变换。 分块矩阵的初等变换是线性代数中重要而基本的运算,它在研究矩阵的行列式、特征值、秩等各种性质及求矩阵的逆、解线性代数方程组中有着广泛的应用2。
2、求演化矩阵
已知矩阵A 相似于矩阵B,借助初等变换的方法,可以构造性的获得演化矩阵P。即找到具体的可逆矩阵P,使B = P^(-1)AP,由B =P^(-1)AP,可得AP =PB,将P 的元素设为未知量,由矩阵的乘法及两矩阵相等可得一齐次线性方程组,由方程组的一个非零解即可得到一个要求的演化矩阵P 3 。
当然,这只是矩阵初等变换的一个小小的应用,它在线性代数中的更重要的应用主要体现于以下几点:求矩阵的秩,求向量组的极大无关组、秩,求解线性方程组,求多项式的最大公因式等。
矩阵等价
若矩阵A经过有限次的初等行变换变为矩阵B,则矩阵A与矩阵B行等价;若矩阵A经过有限次的初等列变换变为矩阵B,则矩阵A与矩阵B列等价;若矩阵A经过有限次的初等变换变为矩阵B,则矩阵A与矩阵B等价。
矩阵等价性质:
(1)反身性 A~A;
(2)对称性 若A~B,则B~A;
(3)传递性 若A~B,B~C,则A~C
初等矩阵性质:
1、设A是一个m×n矩阵,对A施行一次初等行变换,其结果等价于在A的左边乘以相应的m阶初等矩阵;对A施行一次初等列变换,其结果等价于在A的右边乘以相应的n阶初等矩阵。反之亦然。
2、方阵A可逆的充分必要条件是存在有限个初等矩阵P1,P2,......Pn,使得A=P1P2...Pn.