矩阵初等变换
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矩阵的初等变换规则
(一)初等变换的规则
1. 交换行法:将矩阵中的两行互换,行对应元素也随之改变。
2. 改变系数法:将矩阵中的某行乘以一定的非零常数,行对应的元素也随之改变。
3. 复合法:将矩阵中的某行乘以一定的非零常数后,与另一行按和或差的方法结合,行对应的元素也随之改变。
4. 交换列法:将矩阵中的两列互换,列对应的元素也随之改变。
(二)初等变换的意义
初等变换是用来将一个线性方程组转化为一个有解的线性方程。
使用初等变换的原则,如将两个方程乘以不同的负数,甚至一步就能解出有解的线性方程,使方程系数矩阵更加简洁,容易操作。
同时这也可以使我们更加清楚地理解线性方程和不同解的对应关系。
(三)初等变换的应用
1. 运用初等变换可以将零向量和零矩阵转换为方便求解的标准乘法型和齐次方程组。
2. 初等变换可以用来求解边界值来解决边界值问题,为做出最终的选择提供保障。
3. 使用初等变换可以有效地求解线性方程组,给出正确的结果,对计
算机科学方面有很大帮助。
4. 初等变换可以用来求解有关矩阵与特征值、特征向量的求解问题,计算机硬件和软件设计中也有着广泛的应用。
线性代数-矩阵的初等变换
矩阵的初等变换是线性代数中的基本运算,初等变换包括三种初等⾏变换与三种初等列变换。
分别为:
对换变换,即i ⾏与j ⾏进⾏交换,记作r i <->r j ;数乘变换,⾮零常数k 乘以矩阵的第i ⾏,记作kr i ;倍加交换,矩阵第i ⾏的k 倍加到第j ⾏上,记作r j + kr i
对应关系换成列,即为三种初等列变换。
矩阵变换可以化简矩阵、解线性⽅程组、求矩阵的逆矩阵。
⾏阶梯形的定义:
1、对于⾏⽽⾔,若有零⾏,则零⾏均在⾮零⾏的下⽅;
2、从第⼀⾏开始,每⾏第⼀个⾮零元素前⾯的零逐⾏增加。
对于矩阵A,很显然符合⾏阶梯形的定义:
1234502456000070
对第⼀⾏作 r1 - r2 变换得到矩阵:
10−1−1−10245600007
继续作 0.5 r2 变换
10−1−1−10125/23000070
r2 - 3/7 r3; r1 + 1/7r3 变换10−1−100125/200000700000
1/7 r3 变换
10−1−100125/20000010
对于矩阵A mxn ,通过有限次初等变换可以转换成⾏阶梯形的形式。
A的最简形:⾮零⾏的第⼀个⾮零元素是1,且1所在的列,⾮零元素均为零。
显然最后⼀个⾏阶梯形矩阵符合A的⾏最简形定义。
A的标准型:左上⾓是⼀个r阶的单位矩阵,其余元素为零。
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