例3 求解, ,
解
有无穷多解
同解方程组:
一般解: (为任意常数)
例4 求解, ,
解
(1)
同解方程组:
一般解: (为任意常数)
(2)
同解方程组:
一般解: (为任意常数)
例5 讨论方程组何时有唯一解, 无穷多解, 无解?
,
解 计算可得
(1) 且:根据Cramer法则, 方程组有唯一解.
(2) :
, , 故方程组无解.
(3) 且:
时, , , 故方程组无解.
时, , 故方程组有无穷多解.
§3.4 初等矩阵
定义 对单位矩阵进行一次初等变换得到的矩阵, 称为初等矩阵.
[注] 对单位矩阵进行一次初等列变换, 相当于对单位矩阵进行一次
同类型的初等行变换.因此, 初等矩阵可分为以下3类:
1.
2.
3.
,
性质1 , ,
因此可得:对进行一次初等行变换, 相当于给左乘一个
同类型的初等矩阵.(定理6的结论之一)
性质2
注意:
因此可得:对进行一次初等列变换, 相当于给右乘一个
同类型的初等矩阵.(定理6的结论之二)
性质3 ,
,
,
定理7 可逆可以表示为有限个初等矩阵的乘积.
证 必要性.已知, 则满秩, 故存在初等矩阵
及, 使得
,
而与都是初等矩阵.
充分性.显然成立.
矩阵求逆方法之二(初等行变换法):
(都是初等矩阵)
由此可得:对矩阵 施行“初等行变换”,当前列
(的位置)成为时,则后列(的位置)为.
例6 , 求.
解
故.
例7 , 求.
解
依次作初等行变换 , , 可得
故 .
定理8 设,, 则
存在可逆矩阵和, 使得.
证 必要性.已知, 则存在阶初等矩阵和阶初等
矩阵, 使得, 令
,
则有.
充分性.已知, 则由定理7知, 和都可以表示为
有限个初等矩阵的乘积, 即
,
故, 也就是.