本文是在前人研究的基础上,先总结出矩阵初等变换的方法,及它与初等矩阵之间的联系, 只有知道更多的内在关系,才能高效的掌握应用方法, 再对矩阵初等变换的部分应用进行整理总结,如:矩阵的秩、矩阵的逆、求特征值、求过渡矩阵等,方便系统看出初等变换在具体问题中的应用。
1。矩阵初等变换的方法
初等变换不局限于方程组,可以运用到代数中的更多问题,它与初等矩阵也有着密不可分的关系,以下就来了解初等变换方法的具体内容。
1。1初等变换的定义论文网
矩阵变换有三种最基本的变换的方式,即矩阵初等变换的方法。
定义1[1]: 数域上的矩阵初等行(列)变换说的是以下三种方式:
(1)在中任何不为零的数乘以原矩阵的某行(列),即乘上这行(列)的每个数。(乘第行(第列),可以记作);
(2)互相交换其中两行(列)的位置。(互换,两行(列),可以记作);
(3)把任意行(列)的倍加到其余某行(列)相对应位置,这里指中任意数。(把第行(列)的倍加到第行(列),可以记作)。
1。2初等矩阵
定义2[2]: 单位矩阵只进行任意一次初等变换后所化成的形式即为初等矩阵。
(1)互换矩阵的行与行的位置得:。
(2)用数域中非零数乘的第行,有:。
(3)把矩阵的行的倍加到行,有:,
以上为行变换的形式,同样的方法可以得到列变换的形式。
1。3矩阵初等变换与初等矩阵的关系
矩阵初等变换与初等矩阵有着密切的联系,只有清楚的了解其中的关联,才能更好的掌握初等变换的应用方法,以便在解题中灵活使用。
定理1:对阶矩阵进行初等行变换就是在的左面乘以对应 阶初等阵;同样,对进行列变换是在的右面乘以对应阶初等阵。
证明: 只看行变换的情形,列变换时可用同样的证明方法,令为任意一个矩阵,为的行向量,有矩阵的分块乘法,
,分别令(1);(2);(3)得: ,
因此证得定理1。
2。矩阵初等变换的几种应用
矩阵初等变换的应用很广泛,在运用其方法后,能够让问题变得容易解答,其中一些问题看似难以解决且有一定差异,但用初等变换后可以化成相似的形式,化为一类问题去解答,以下介绍几种初等变换在一些问题中的具体应用。
2。1求矩阵的秩
从之前了解知识知道,初等变换不改变矩阵的秩,经过初等变换把原矩阵化成阶梯形式,阶梯矩阵秩为非零行数,即原矩阵的秩。
定义3: 在矩阵中任选其中行与列,在选中的行、列结点处个元素根据原有顺序形成的级行列式,称作的级子式。
在定义中,当然有,这里表,中最小的一个。文献综述
定理2[3]: 矩阵的秩为的充要条件是它的级子式不为零,且其他任何级子式全都是零。
定理3: 对阶矩阵实行初等变换化成下列形式:,
其中是阶的非零矩阵,表示的零矩阵, 就是的秩。
举例说明矩阵秩的求法。
例1:求下列矩阵的秩。
解:则此矩阵的秩为3。
2。2矩阵的逆
矩阵的逆经常会用到,判断它是否可逆,且可逆情况下求出逆是个基本问题,求逆法也有很多种,有些过于繁琐,不太适用,矩阵初等变换法较简单,适用性广。
2。2。1逆矩阵的定义
可逆阵在线性代数中有着关键作用,从定义上看,求逆的基础方法是,但是伴随矩阵不容易得到,尤其是在阶数较高的时候,这种方法并不适用,以下介绍一种判断矩阵是否可逆的方法。 矩阵初等变换的方法及其应用(2):http://www.youerw.com/shuxue/lunwen_98820.html