数值分析第五章-矩阵分析基础1
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第5章
)矩阵行列式的值很小。
)矩阵的范数小。
)矩阵的范数大。
(7)奇异矩阵的范数一定是零。
答:错误,
∞
•可以不为0。
(8)如果矩阵对称,则|| A||1 = || A||∞。
答:根据范数的定义,正确。
(9)如果线性方程组是良态的,则高斯消去法可以不选主元。
答:错误,不选主元时,可能除数为0。
(10)在求解非奇异性线性方程组时,即使系数矩阵病态,用列主元消去法产生的误差也很小。
答:错误。
对于病态方程组,选主元对误差的降低没有影响。
(11)|| A ||1 = || A T||∞。
答:根据范数的定义,正确。
(12)若A是n n的非奇异矩阵,则
)
(
cond
)
(
cond1-
=A
A。
答:正确。
A是n n的非奇异矩阵,则A存在逆矩阵。
根据条件数的定义有:
1
111111 cond()
cond()()
A A A
A A A A A A A
-
------
=•
=•=•=•
习题
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矩阵分析知识点总结一、矩阵的基本概念1.1 矩阵的定义矩阵是由数个数排成的矩形阵列。
矩阵可以用大写字母表示。
1.2 矩阵的基本要素- 元素:矩阵中的每一个数称为矩阵的元素。
- 维数:矩阵的行数和列数称为矩阵的维数。
行和列的个数分别称为行数和列数。
1.3 矩阵的类型- 方阵:行数等于列数的矩阵称为方阵。
- 零矩阵:所有元素都是 0 的矩阵称为零矩阵。
- 对角矩阵:除了主对角线上的元素外,其它元素都是 0 的矩阵称为对角矩阵。
1.4 矩阵的表示- 横标法:按行标的顺序把元素排列成一串数,两个 4× 3 的矩阵可以表示为 12 个数。
- 纵标法:按纵标的顺序把元素排列成一串数。
1.5 矩阵的运算- 矩阵的加法- 矩阵的数乘- 矩阵的乘法1.6 矩阵的转置- 行变列,列变行,得到的新矩阵称为原矩阵的转置。
- 性质: (AT)T = A1.7 矩阵的逆- 若矩阵 A 有逆矩阵 A-1, 则 A × A-1 = A-1 × A = E- 矩阵 A 有逆矩阵的充分必要条件是 A 是可逆的。
- 克拉默法则:若一个 n 阶矩阵可逆,且 Ax = b,则 x = A-1b1.8 矩阵的秩- 行最简形矩阵都是行等价的。
其秩等于不为零的行数。
- 同样列最简形矩阵都是列等价的。
其秩等于不为零的列数。
- 行秩等于列秩。
1.9 矩阵的特征值和特征向量- 特征值:如果数λ和非零向量 x ,使得Ax = λx 成立,则称λ 是矩阵 A 的特征值。
非零向量x 称为特征值λ 对应的特征向量。
- 矩阵 A 所有特征值的集合称为 A 的谱。
- 若λ1,λ2,···,λn 互不相同,相应的特征向量组 x1,x2,···,xn 线性无关,则它们构成一组 A 的特征向量基。
1.10 矩阵的奇异值- 奇异值:对于矩阵A(λ1, λ2, ···, λn),λ1,λ2,···,λn称为矩阵 A 的奇异值。
前言 1、自我介绍2、矩阵分析理论是在线性代数的基础上推广的3、矩阵分析理论的组成:四部分:基础知识(包括书上的前三章内容)难点:约当标准形与移项式矩阵矩阵分析(第四章:矩阵函数及其应用) 矩阵特征值的估算(第五章) 非负矩阵(第六章)第一部:矩阵分析理论的基础知识§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 .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:①αα=⋅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。