第六章 矩阵分析及其应用 矩阵理论课件
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本课程的说明:矩阵分析理论是在线性代数的基础上推广的(数学是在已有的基础理论上模仿,推广而发展的。
要大胆猜想,小心证明!) 矩阵分析理论的组成:四部分:一、基础知识(包括书上的前三章内容)重点、难点:约当标准形与多项式矩阵,矩阵的分解等; 二、矩阵分析(第四章:矩阵函数及其应用)重点、难点:范数,矩阵幂级数,微分方程组; 三、矩阵特征值的估计(第五章)重点、难点:Gerschgorin 圆盘定理;广义逆矩阵; 四、非负矩阵(第六章)(注:不讲)重点、难点:基本不等式,素矩阵,随机矩阵等。
§1 线性空间与度量空间一、线性空间: 1.数域:Df 1:若复数的一个非空集合P 含有非零的数,且其中任意两数的和、差、积、商(除数不为0)仍在这个集合中,则称数集P 为一个数域 eg 1:Q (有理数),R (实数),C (复数),Z (整数),N (自然数)中哪些是数域?哪些不是数域? 2.线性空间— 设P 是一个数域,V 是一个非空集合,若满足:<1> 可加性—指在V 上定义了一个二元运算(加法)即:V ∈∀βα, 经过该运算总存在唯一的元素V ∈γ与之对应,称γ为α与β的和,记βαγ+= 并满足:① αββα+=+② )()(γβαγβα++=++ ③ 零元素—=有θαθααθ+∈∀∈∃Vt s V .(线性空间必含θ)。
④ αβαβθβααβ-+∈∀∈∃=记的负元素为=有对V V<2> 数积:(数乘运算)—在P 与V 之间定义了另一种运算。
即V P k ∈∈∀α,经该运算后所得结果,仍为V 中一个唯一确定的元素(存在唯一确定的元素V ∈δ与之对应),称δ为k 与α的乘积。
记为αδk =并满足:① αα=⋅1② P l k ∈∀, αα)()(kl l k = ③ P l k ∈∀, αααl k l k +=+)( ④ γβα∈∀, βαβαk k k +=+)(则称V 为数域P 上的线性空间(向量空间)记为)...(∙+P V 习惯上V 中的元素—向量, θ—零向量, 负元素—负向量结论:可以证明,线性空间中的零向量是唯一的,负元素也是唯一的,且有:θα=⋅0 θθ=⋅k αα-=⋅-)1( )(βαβα-+=-eg2:}{阶矩阵是n m A A V ⨯= P —实数域R按照矩阵的加法和数与矩阵的乘法,就构成实数域R 上的线性空间,记为:n m R ⨯同样,若V 为n 维向量,则可构成R 上的n 维向量空间n R —线性空间。