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文档简介

§1.6

矩阵的初等变换矩阵的初等变换与初等矩阵求逆矩阵的初等变换法一、矩阵的初等变换与初等矩阵1.初等变换的定义定义1.13

设A=(aij

)m

n,则以下三种变换:(1)

交换A

的某两行(列);(2)

用一个非零的数乘以A

的某一行(列);(3)

将A

的某一行(列)的k

倍加到另一行(列)上.称为矩阵A

的行(列)初等变换.一般将矩阵的行、列初等变换统称为矩阵的初等变换.2.初等矩阵的定义定义1.14

由单位矩阵E

经过一次初等变换得到的矩阵称为初等矩阵.3.三种初等矩阵三种初等变换对应于三种初等矩阵.一般地,对于n

阶单位矩阵E,有(1)

交换E

的第i、j

行(列)(i<j),得到的初等矩阵记作P(i,j):(2)

用非零常数k

乘以E

的第i

行(列),得到的矩阵记作P(i(k)),(3)

将E

的第j

行的k

倍加到第i

行(或第i

列的k

倍加到第j

列)(i<j),得到的初等矩阵记作P(i,j(k)),4.初等矩阵的性质可以直接验证,初等矩阵具有以下性质:(1)

初等矩阵的转置矩阵仍为初等矩阵;(2)

初等矩阵均为可逆矩阵,并且其逆矩阵仍为同类型的初等矩阵.其中5.初等变换与初等矩阵的关系矩阵的初等变换和初等矩阵有着非常密切的关系.由下面的定理给出.定理1.6

设A=(aij)是m

n

矩阵,则(1)

对A

进行一次行初等变换,相当于用一个m阶的初等矩阵左乘A;(2)

对A

进行一次列初等变换,相当于用一个n阶的初等矩阵右乘A.左行右列例1

设分别将A

的第一、二行互换和将A

的第一列的–2倍加到第二列,求出对应的初等矩阵,并用矩阵乘法将这两种变换表示出来.二、求逆矩阵的初等变换法1.矩阵的等价标准形定义1.15

如果矩阵B

可以由矩阵A

经过有限次初等变换得到,则称A

与B

是等价的(相抵的).定理1.7

任意矩阵A

都与一个形如的矩阵等价.这个矩阵称为矩阵A

的等价标准形.例4

求下列矩阵的等价标准形推论1

对于任意

m

n

矩阵A,存在m

阶初等矩阵P1,P2,···,Ps

和n

阶初等矩阵Q1,Q2,···,Qt

,使得推论2

对于任意

m

n

矩阵A,存在m

阶可逆矩阵P

和n

阶可逆矩阵Q,使得推论3

n

阶矩阵A

可逆的充分必要条件是A

的等价标准形为E.推论4

n

阶矩阵A

可逆的充分必要条件是A

可以表为有限个初等矩阵的乘积.2.求逆矩阵的初等变换法A可逆例5

求下列矩阵的逆矩阵行初等变换法求逆矩阵的计算形式,还可以用于求解形如AX=B的矩阵方程.A

为已知的n

阶可逆矩阵,B

为已知的n

m

矩阵,X

为未知的n

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