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文档简介

2.4矩阵的初等变换与矩阵的秩

1.矩阵的初等变换

2.矩阵的秩

定义2.16

下列三种变换称为矩阵的初等行变换此时变换的是第i行,第j行没有变化!同理可定义矩阵的初等列变换

(把“r”换成“c”).2.4.1矩阵的初等变换矩阵的初等变换通常称(1)换法变换(2)倍法变换(3)消法变换初等变换的逆变换仍为初等变换,且变换类型相同.逆变换逆变换逆变换三种初等变换对应着三种初等方阵.矩阵初等变换是矩阵的一种基本运算,应用广泛.

2.4.2初等矩阵由单位矩阵I经过一次初等变换得到的方阵称为初等矩阵.

定义2.17(1)交换I的两行或两列,得初等对换矩阵。(2)以数乘I某行或某列,得初等倍乘矩阵。(3)以数乘某行(列)加到另一行(列)上,得初等倍加矩阵。初等矩阵是可逆的,逆矩阵仍为初等矩阵。定理2.3证明:具体验证即可另两种情形同理可证一般记法:2、行阶梯形矩阵、行最简矩阵、标准形定义2满足下列两个条件的形如阶梯的矩阵:(1)若有零行,则该行下方所有行元素均为零;(2)如果某一行元素不全为零,并且第一个不为零的元素位于第i列,则它下方的所有行(若存在)的前i个元素全为零。定义

行最简矩阵是指在阶梯形中(1)非零行第一个非零元素为1,(2)每一行第一个非零元素1所在的列中其它元素都为零,即:定理2.4

对任何矩阵Amn,总可以经过有限次初等行变换,把它化为行阶梯形矩阵,行最简矩阵。

定理2.5

任何一个矩阵A都与一个形式为的矩阵等价。(r≤min(m,n),D称为矩阵A的标准形。2.4.3初等变换求逆矩阵

为了得到利用初等变换求矩阵的逆的方法,我们首先需要建立如下的定理。定理2.6n阶矩阵A可逆的充要条件是A的标准形是In.由,就有上面第一式表示经有限个初等行变换化为单位矩阵,第二式表示经这些初等行变换变为.用分块矩阵形式把上两式写成或由定理2.6知道若A可逆,则A-1可表为有限个初等矩阵的乘积,即即初等行变换这表明如果对矩阵(A,B)施行初等行变换,当把A化为In

时,B就化为A-1B.例10求矩阵X,使AX=B,其中

解如果A可逆,

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