線性代數筆記1——矩陣的基本運算


  簡單來說,矩陣是充滿數字的表格。

  AB是兩個典型的矩陣,A有2行2列,是2×2矩陣;B有2行3列,是2×3矩陣;A中的元素可用小寫字母加行列下標表示,如a1,2 = 2, a2,2 = 4

矩陣加減法

  兩個矩陣相加或相減,需要滿足兩個矩陣的列數和行數一致。

  加法交換律:A + B = B + A

矩陣乘法

  兩個矩陣AB相乘,需要滿足A的列數等於B的行數。

   

  矩陣乘法很容易出錯,尤其是兩個高階矩陣相乘時。

   矩陣乘法不滿足交換律,但仍然滿足結合律和分配律:

 

單位矩陣

  單位矩陣是一個n×n矩陣,從左到右的對角線上的元素是1,其余元素都為0。下面是三個單位矩陣:

  如果A是n×n矩陣,I是單位矩陣,則AI= A, IA = A

  單位矩陣在矩陣乘法中的作用相當於數字1。

逆矩陣

 矩陣A的逆矩陣記作A-1A A-1=A-1A= I,I是單位矩陣。

  

  對高於2階的矩陣求逆是一件很崩潰的事情,下面是一種求3階矩陣的方法:

  這種操作還是交給計算機去做吧,下面是在python中使用numpy計算逆矩陣的代碼:

 《線性代數筆記5——平面方程與矩陣》中也介紹了如何用消元法求逆矩陣。

 奇異矩陣

  當一個矩陣沒有逆矩陣的時候,稱該矩陣為奇異矩陣。當且僅當一個矩陣的行列式為零時,該矩陣是奇異矩陣。

  當ad-bc=0時|A|沒有定義,A-1不存在,A是奇異矩陣。

  如是奇異矩陣。

矩陣的轉置

  簡單地說,矩陣的轉置就是行列互換,用AT表示A的轉置矩陣。

 

  轉置運算公式:

 

對稱矩陣

   如果一個矩陣轉置后等於原矩陣,那么這個矩陣稱為對稱矩陣。由定義可知,對稱矩陣一定是方陣。對稱矩陣很常見,實際上,一個矩陣轉置和這個矩陣的乘積就是一個對稱矩陣:

 

   證明很簡單:

 

   兩個對稱矩陣相加,仍然得到對稱矩陣:

 

 


   出處:微信公眾號 "我是8位的"

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