零空间矩阵

http://blog.csdn.net/tengweitw/article/details/40039373空间零矩阵的求法

1、矩阵零空间

对于矩阵A,所有满足AV=0,的向量V组成的集合N,可以证明N包含零向量,切对线性运算封闭,因此N是一个向量子空间,这个子空间叫做矩阵A的零空间。

求矩阵的零空间,就是求方程组 AX = 0 的解空间。

矩阵可以看做一组列向量 C1,C2,...,Cn,那么如果这组向量是线性无关的,那么AX=0的解空间只包含一个向量:零向量。反之,如果零空间包含非零向量,说明矩阵的列向量线性相关。

矩阵A的零空间就Ax=0的解的集合。

零空间的求法:对矩阵A进行消元求得主变量和自由变量;给自由变量赋值得到特解;对特解进行线性组合得到零空间。

假设矩阵如下:


对矩阵A进行高斯消元得到上三角矩阵U,继续化简得到最简矩阵R:


由于方程Ax=0的右侧是零向量,所以只对矩阵A进行消元不会影响解,因此不需要增广矩阵,所以有:


从上面的高斯消元的结果可以看出,矩阵A的秩为2,其中第1,3列为主元列,2,4列为自由列,对应于方程主来说,形式转变如下:


从上式可以看出,x2,x4是自由变量,我们可以随意赋值,x2=0,x4=1;x2=1,x4=0可以分别得到两个特解(几个自由变量就有几个特解):


然后我们将两组特解进行线性组合就得到了矩阵A的零空间:

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