线性代数笔记1——矩阵的基本运算

线性代数笔记1——矩阵的基本运算简单来说,矩阵是充满数字的表格。A和B是两个典型的矩阵,A有2行2列,是2×2矩阵;B有2行3列,是2×3矩阵;A中的元素可用小写字母加行列下标表示,如a1,2=2,a2,2=4矩阵加减法两个矩阵相加或相减,需要满足两个矩阵的列数和行数一致。加法交换律:A+

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  简单来说,矩阵是充满数字的表格。

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  AB是两个典型的矩阵,A有2行2列,是2×2矩阵;B有2行3列,是2×3矩阵;A中的元素可用小写字母加行列下标表示,如a1,2 = 2, a2,2 = 4

矩阵加减法

  两个矩阵相加或相减,需要满足两个矩阵的列数和行数一致。

  加法交换律:A + B = B + A

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

矩阵乘法

  两个矩阵AB相乘,需要满足A的列数等于B的行数。

   线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  矩阵乘法很容易出错,尤其是两个高阶矩阵相乘时。

   矩阵乘法不满足交换律,但仍然满足结合律和分配律:

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

单位矩阵

  单位矩阵是一个n×n矩阵,从左到右的对角线上的元素是1,其余元素都为0。下面是三个单位矩阵:

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  如果A是n×n矩阵,I是单位矩阵,则AI= A, IA = A

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  单位矩阵在矩阵乘法中的作用相当于数字1。

逆矩阵

 矩阵A的逆矩阵记作A-1A A-1=A-1A= I,I是单位矩阵。

  线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  对高于2阶的矩阵求逆是一件很崩溃的事情,下面是一种求3阶矩阵的方法:

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  这种操作还是交给计算机去做吧,下面是在python中使用numpy计算逆矩阵的代码:

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

 《线性代数笔记5——平面方程与矩阵》中也介绍了如何用消元法求逆矩阵。

 奇异矩阵

  当一个矩阵没有逆矩阵的时候,称该矩阵为奇异矩阵。当且仅当一个矩阵的行列式为零时,该矩阵是奇异矩阵。

线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  当ad-bc=0时|A|没有定义,A-1不存在,A是奇异矩阵。

  如线性代数笔记1——矩阵的基本运算是奇异矩阵。

矩阵的转置

  简单地说,矩阵的转置就是行列互换,用AT表示A的转置矩阵。

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

  转置运算公式:

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

对称矩阵

   如果一个矩阵转置后等于原矩阵,那么这个矩阵称为对称矩阵。由定义可知,对称矩阵一定是方阵。对称矩阵很常见,实际上,一个矩阵转置和这个矩阵的乘积就是一个对称矩阵:

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

   证明很简单:

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

   两个对称矩阵相加,仍然得到对称矩阵:

 线性代数笔记1——矩阵的基本运算

 


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