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证明初等变换不改变矩阵的秩

证明初等变换不改变矩阵的秩
证明初等变换不改变矩阵的秩

证明初等变换不改变矩阵的秩

证:设A 为m n ?矩阵经过初等行变换变为m n ?矩阵B,且

1()R A r =,2()R B r =

1.初等对换变换:i j r r A B ????→(交换矩阵的第i 行与第j 行)

因为A 中的任意11r +阶子式均为零,所以B 的任意11r +阶子式也为零。因此有矩阵B 中任何11r +阶子式等于任意非零常数k 与A 的某个11r +阶子式的积。

2.初等倍法变换:i

kr A B ??→(用非零常数k 乘矩阵的第i 行) 因为A 中的任意11r +阶子式均为零,所以B 的任意11r +阶子式也为零。因此有矩阵B 中任何11r +阶子式等于任意非零常数k 与A 的某个11r +阶子式的乘积。

3.初等消法变换:i j r kr

A B +???→(矩阵的第j 行的k 倍加到第i 行上) 对于矩阵B 的任意11r +阶子式1B

()1若1B 不包含B 的第i 行或既含第j 行也含第i 行,由行列式的性质,则

111

r B D +=, 11r D +为A 的任意11r +阶子式;

()2若1B 含有第i 行但不含有第j 行,由行列式的性质,则

11111r r B D k C ++=+

这里的1111,r r D C ++均为A 的11r +阶子式。因为A 的任意11r +阶子式均为零,所以

10B =

综上所述,A 经过一次初等行变换化为B 后,B 的11r +阶子式全为零,所以

21r r ≤

由于初等变换可逆,所以B 又可经初等行变换化为A ,即有

12r r ≤

所以

12,()()

r r R A R B

==

同理可证初等列变换。

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