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线性代数笔记(矩阵)
矩阵是平面的,如果是三维的呢?一维是向量,二维是矩阵,三维呢?
1)矩阵:由m*n个数排成的矩形数表;横排叫行,竖排叫列;
2)方阵:行数和列数都是n的矩阵;主对角线,对角元素,迹(对角元素的和);方阵A的行列式;
3)矩阵的线性运算:加法(同型矩阵对应元素分别相加),零矩阵,负矩阵,减法(同型矩阵对应元素分别相减);
4)矩阵数乘:每个元素分别相乘;数乘积.
5)矩阵运算的八条性质:A+B=B+A;(A+B)+C=A+(B+C);A+0=A;A+(-A)=0;k(A+B)=kA+kB;(k+l)A=kA+lA;(kl)A=k(lA);1·A=A;
6)矩阵的乘法:C=A*B,C的第(i,j)元素等于A的第i行与B的第i列对应元素的乘积之和.(i,j)=∑Aik*Bkj (k=1..s).要求A的列数和B的行数相等;
7) 相乘可交换:如果AB=BA,则称AB相乘可交换;但一般情况下,矩阵的乘法不可交换;
8)矩阵乘法:不满足交换律,也不满足消除律;
9)矩阵乘法性质:(AB)C=A(BC) ;(A+B)C=AC+BC;C(A+B)=CA+CB;kAB=(kA)B=A(kB);
10)幂:矩阵A是n阶方阵:则A^k=A*A....*A(k个A相乘),定义为A的幂;
11)单位矩阵:对角元素全是1,其它元素全是0,注意这里与向量不同,矩阵元素全为1的并不是单位矩阵;EA=A,AE=A;
12)转置矩阵:行变成列,列变成行;T(T(A))=A,T(A+B)=TA+TB;T(kA)=kT(A),T(AB)=T(B)T(A);
13)分块:通过分块,可以将矩阵A的子块当做A的元素来进行矩阵运算;需要注意的是相应的分块本身必须满足矩阵运算的要求;通过这种方式可以达到降低运算规模的目的;对稀疏矩阵非常有效;
14)行向量,行向量组:矩阵的每一行的n个元素构成的n元向量叫行向量,所有行向量构成行向量组;矩阵与向量进行了关联;行向量组的秩也称为A的行秩;
15)列向量,列向量组:类似行向量的定义;
16)矩阵的行初等变换:对换矩阵的两行;用一个非零数去乘矩阵的一行;矩阵的一行加上另一行与数k的乘积;矩阵的行初等变换不改变矩阵的秩;
17)矩阵的列初等变换:类似行的定义;
18 )矩阵的秩:矩阵的行秩=矩阵的列秩;
19)矩阵的初等变换不改变矩阵的秩;矩阵A可由B经过若干初等变换得到,则A与B等价(矩阵的等价)
20)等价矩阵秩相同;矩阵等价的基本性质:自反性,对称性,传递性;
21)矩阵的标准形:任何矩阵A都可以通过初等变换化成四个字块:一个字块是单位矩阵,另外三个是0矩阵。
22)等价的充分必要条件:标准型相同或者同型且等秩;
23)等于n阶方阵:A满秩<=>En<=>|A|<>0;
24) A:m*n,如果R(A)=m的充分必要条件是A有一个m阶子式不等于零(m<=n),R(B)=n的充要条件为B有一个n阶子式不等于0(n<=m).定理6
25)A:m*n,R(A)=r的充要条件是A有一个r阶子式不等于0,且所有阶数高于r的子式都为零;定理7
26)定理6和7是消元法计算矩阵秩的保证(化阶梯矩阵法);具体算法见MyMathLib系列.
27)R(AB)<=min(R(A),R(B)).
28)初等矩阵:对单位矩阵做一次初等变换所得到的矩阵;三种行初等矩阵,三种列初等矩阵;
29)矩阵的初等变换可表达为初等矩阵与A的乘积,注意:行初等变换相等于行初等矩阵左乘A,列初等变换相当于列初等矩阵右乘A。
30)N阶矩阵A满秩的充分必要条件是A可以表达成初等矩阵的乘积;
31) |AB|=|A||B| 这个等式可以简化行列式的计算;|AB|=|BA|
32)矩阵的逆:逆定义在方阵上AB=BA=E则成AB互为逆矩阵;
33)n阶矩阵存在逆的充分表条件为|A|不等于0;
34)伴随矩阵:Cij=Aij的代数余子式:
35)矩阵A存在逆矩阵,其逆矩阵唯一;
36)求逆矩阵的两种基本方法:一是古典法,及时利用求|A|和伴随矩阵来求,二是初等变换法(注意只能用行初等变换);这两种求矩阵逆的方法性能上相差非常大,具体可参见MyMathLib,自己计算体验;
37)AB=E,则A,B互逆.A的逆的逆等于A,A的逆的行列式值等于行列式值得倒数;AB乘积的逆等B的逆乘以A的逆;A可逆,A的转置逆等于逆的转置;
38)特殊矩阵:都是方阵,数量矩阵,对角矩阵;准对角矩阵;上三角矩阵,下三角矩阵;对称矩阵;反对称矩阵;
39)正交矩阵:A*T(A)=E;矩阵A与矩阵A的转置矩阵相乘等于单位矩阵,则A称为正交矩阵;正交矩阵的乘积任然是正交矩阵.
40)幂0矩阵:存在k使得A^k=0,则A称为幂0矩阵;幂零矩阵不可逆;
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