第二章 矩阵及其运算
§2.1 矩阵
1. 方程组由其系数和右端项确定
2. 矩阵 设个数排成行列的数表
用括号将其括起来, 称为矩阵, 并用大写字母表示, 即
, 简记为.
(1) 称为的行列元素 (4) 称为方阵
(2) 称为实矩阵 (5) 称为行矩阵
(3) 称为复矩阵 (6) 称为列矩阵
零矩阵:所有元素都是0 的矩阵.
单位矩阵 ;对角矩阵
3. 线性变换与矩阵 设变量可由变量表示为
称之为由变量到变量的线性变换, 它与矩阵
是一一对应关系.
§2.2 矩阵的基本运算
同阶矩阵:指行数相等、列数相等的矩阵.
矩阵相等:设,, 若
, 称.
1. 线性运算:,
加法:
数乘:
负矩阵:
减法:
算律:设为同阶矩阵, 为常数, 则有
(1) (5)
(2) (6)
(3) (7)
(4) (8)
例1 设,
满足, 求.
解
2. 矩阵乘法:
特殊情形 ,
一般情形 ,
[注] 的列数 = 的行数.
的行数 = 的行数;的列数 = 的列数.
与的先后次序不能改变.
例2 , ,
[注] 无意义.
例3 ,
,
[注] ;, , 但是.
算律:(1)
(2)
(3)
(4) ,
验证(1) 设,,, 则
应用:, , ,
线性方程组的矩阵形式
线性变换的矩阵形式
3. 方阵的幂:
, 为正整数
,
算律:(1)
(2)
例4 , 求.
解法1
可以验证:
解法2
4. 矩阵的转置:
,
算律:(1) (2)
(3) (4)
验证(4) ,
,
故 ,即 .
对称矩阵:指满足,即
反对称矩阵:指满足,即
5. 方阵的行列式:指的元素按照原来的相对位置构成的
行列式, 记作, 或者.
算律:(1) (2)
(3) (4)
[注] 方阵是数表, 而行列式是数值.
, 而.