2 逆矩阵
矩阵的求逆是一种我们在数学中很容易碰到的运算,另外,矩阵求逆引理在系统科学、自动控制、信号处理等方面里常常使用。所以,接下来,我们先对逆矩阵的定义、性质以及计算方法进行一些讨论。
2。1 逆矩阵的定义
我们知道,对于任意的 级方阵 都有 ,
这里 是 级单位矩阵。利用乘法, 级单位矩阵在 级方阵中与1在复数中的地位是相似的。一个复数 的倒数 可以用等式 ,
来刻画,相仿地,我们引入:
定义2。1。1 级方阵 称为可逆的,如果有 级方阵 使得
这里 是 级单位矩阵。
定义2。1。2 如果矩阵 适合2。1,则 就叫做 的逆矩阵,记作 。
2。2 逆矩阵的性质
下面要解决的问题是:在什么条件下矩阵 是可逆的?如果 是可逆的,怎样求 ?
定义2。2。1 设 是矩阵 ,
中元素 的代数余子式,矩阵 ,
称为 的伴随矩阵。文献综述
由行列式按一行(列)展开的公式立即得出 (2。2)
其中 。如果 ,那么由(2。2)得 定理2。2。1 矩阵 是可逆的充分必要条件是 非退化,而 。
定理2。2。2 是唯一的。证明:假设 , 都是矩阵 的逆,则 , 都满足(2。1)式,于是就有 ,
故 是唯一的。 推论2。2。1 如果矩阵 , 可逆,那么 与 也可逆,且推论2。2。2 若 为对角矩阵,则其逆矩阵 。
2。3 逆矩阵的计算
在数学中,我们对逆矩阵的计算 ,大多依照伴随矩阵求逆矩阵,这样的计算过程太过复杂。我们在求逆的过程里,为了使计算更加简便,大多利用列变换或行变化解决问题,就是 或 。然而,在一般的解题过程中,大多利用行变换来求解。例2。3。1 已知 ,求 。解 。
但是我们在有些问题上利用分块矩阵求逆矩阵是更为方便简洁的。接下来就是分块矩阵求逆矩阵的方法: