线性代数——矩阵一

1.矩阵的概念

由m×n个数aij排成的m行n列的数表称为矩阵,aij是第i行第j列的元素。

2.特殊矩阵

(1)零矩阵:所有元素aij均为零。

(2)对角矩阵:除对角线上的元素外,其余元素均为零的n阶矩阵。

(3)数量矩阵:主对角线上元素相同的n阶对角矩阵。

(4)单位矩阵:主对角线上的元素均为1的n阶对角矩阵。

(5)三角矩阵:主对角线以下元素均为零n阶对角矩阵称为上三角矩阵,主对角线以上元素均为零的n阶对角矩阵称为下三角矩阵。

3.矩阵的线性运算

(加法、减法、数乘)

矩阵A=(aij)m×n  ,矩阵B=(bij)m×n
矩阵C=(aij ±bij)m×n

矩阵D=k×A=k×(aij)m×n

A和B必须为同型矩阵

4.性质

(1)交换律:A+B=B+A

(2)结合律:(A+B)+C=A+(B+C)  ,(k×l)×A=k×(l×A)

(3)分配律:k×(A+B)=k×A+k×B   ,(k+l)×A=kA+kB

5.矩阵乘法

矩阵A和矩阵B相乘必须要满足矩阵A的列数要和矩阵B的行数要相等。

A=(aij)m×n和B=(bij)n×p相乘得到矩阵Cm×p。

(1)结合律:(A×B)C=A(B×C)

(2)分配律:A(B+C)=AB+AC

(3)幂运算(方阵):(Akl=Akl    

6.矩阵的初等变换

(1)互换矩阵的两行或两列。

(2)用非零数乘以矩阵的某一行或某一列。

(3)用非零数乘以矩阵的某一行后加到另一行的对应元素上。

7.初等矩阵

单位矩阵经过一次初等变换后得到的矩阵。

初等矩阵与初等变换的关系:初等矩阵左乘矩阵A ,相当于对矩阵A做一次相应的初等行变换。初等矩阵右乘矩阵A ,相当于对矩阵A做一次相应的初等列变换。

8.伴随矩阵

设矩阵An×n,由行列式|A|的个元素aij的代数余子式Ai×j所构成的n阶矩阵,记为A*。

                                     

伴随矩阵的性质:

A A=A A*=|A|E

9.逆矩阵

设A 是n阶方阵,若存在方阵B,使得AB=BA=E,则称A是可逆的,矩阵B是A的逆矩阵,记为A-1

方阵A可逆的充要条件:|A|不等于0,且A-1=(1/|A| )A*

可逆矩阵的性质:

                                                             

10.矩阵的秩

在m×n的矩阵A中,任取k行k列,位于这些行列交叉处的k2个元素,按照原来的顺序组成一个k阶行列式,称为A的k阶子式,矩阵A的最高阶非零子式的阶数称为矩阵A的秩,记为r(A)。

矩阵秩的公式:

 

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