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行列式運演算法則,矩陣的運算及其運算規則

1、三角形行列式的值,等於對角線元素的乘積。計算時,一般需要多次運算來把行列式轉換為上三角型或下三角型

2、交換行列式中的兩行(列),行列式變號

3、行列式中某行(列)的公因子,可以提出放到行列式之外

4、行列式的某行乘以a,加到另外一行,行列式不變,常用於消去某些元素

5、若行列式中,兩行(列)完全一樣,則行列式為0;可以推論,如果兩行(列)成比例,行列式為0

6、行列式展開:行列式的值,等於其中某一行(列)的每個元素與其代數餘子式乘積的和;但若是另一行(列)的元素與本行(列)的代數餘子式乘積求和,則其和為0

7、在求解代數餘子式相關問題時,可以對行列式進行值替代,例如,為下面的5階行列式,求解代數餘子式的和A11+A12+A13+A14+A15時,可以將其轉換為求解中間的行列式值的問題;而求解餘子式的和M11+M12+M13+M14+M15,可以將其轉化為最右側行列式求值的問題。

行列式運演算法則行列式運演算法則行列式運演算法則

8、克拉默法則:利用線性方程組的係數行列式求解方程,令係數行列式為D,Di為將等式右側的值替換到行列式的第i列,則行列式的i個解為:

行列式運演算法則


9、齊次線性方程組:線上性方程組等式右側的常數項全部為0時,該方程組稱為齊次線性方程組,否則為非齊次線性方程組。齊次線性方程組一定有零解,但不一定有非零解。當D=0時,有非零解;當D!=0時,方程組無非零解。

 

 

矩陣運算:

一、矩陣的加法與減法

1、運算規則  設矩陣

兩個矩陣相加減,即它們相同位置的元素相加減!注意:只有對於兩個行數、列數分別相等的矩陣(即同型矩陣),加減法運算才有意義,即加減運算是可行的.  2、

運算性質(假設運算都是可行的)  滿足交換律和結合律

  交換律 

  結合律 

二、矩陣與數的乘法

  1、運算規則

乘矩陣A,就是將數

乘矩陣A中的每一個元素,記為

.  特別地,稱

稱為

的負矩陣.  

2、運算性質  滿足結合律和分配律  結合律:(λμ)A=λ(μA)(λ+μ)A =λA+μA  分配律:λ(A+B)=λA+λB.典型例題例6.5.1 已知兩個矩陣

滿足矩陣方程

,求未知矩陣

 由已知條件知

三、矩陣與矩陣的乘法

  1、運算規則  設

,則A與B的乘積

是這樣一個矩陣:  (1) 行數與(左矩陣)A相同,列數與(右矩陣)B相同,即

.  (2) C的第

行第

列的元素

由A的第

行元素與B的第

列元素對應相乘,再取乘積之和.典型例題例6.5.2 設矩陣

計算

的矩陣.設它為

想一想:設列矩陣

,行矩陣

的行數和列數分別是多少呢

是3×3的矩陣,

是1×1的矩陣,即

只有一個元素.課堂練習  1、設

,求

.  

2、在第1道練習題中,兩個矩陣相乘的順序是A在左邊,B在右邊,稱為A左乘B或B右乘A.如果交換順序,讓B在左邊,A在右邊,即A右乘B,運算還能進行嗎?請算算試試看.並由此思考:兩個矩陣應當滿足什麼條件,才能夠做乘法運算.  

3、設列矩陣

,行矩陣

,求

,比較兩個計算結果,能得出什麼結論嗎?  

4、設三階方陣

,三階單位陣為

,試求,並將計算結果與A比較,看有什麼樣的結論.

解:  第1題

.  第2題  對於

.  求是有意義的,而是無意義的.

 

結論1 只有在下列情況下,兩個矩陣的乘法才有意義,或說乘法運算是可行的:左矩陣的列數=右矩陣的行數.  

第3題

矩陣,的矩陣.

結論2 在矩陣的乘法中,必須注意相乘的順序.即使在均有意義時,也未必有=成立.可見矩陣乘法不滿足交換律.  

第4題  計算得:

  

結論3 方陣A和它同階的單位陣作乘積,結果仍為A,即

.  單位陣在矩陣乘法中的作用相當於數1在我們普通乘法中的作用.典型例題例6.5.3 設

,試計算

結論4 兩個非零矩陣的乘積可以是零矩陣.由此若,不能得出的結論.

例6.5.4 利用矩陣的乘法,三元線性方程組

可以寫成矩陣的形式

若記係數、未知量和常數項構成的三個矩陣分別為

,  則線性方程組又可以簡寫為矩陣方程的形式:

2、運算性質(假設運算都是可行的)  

(1) 結合律 

(2) 分配律 

(左分配律);

(右分配律). 

(3) 

3、方陣的冪定義:設A是方陣,是一個正整數,規定

顯然,記號表示個A的連乘積.

四、矩陣的轉置

1、定義

定義:將矩陣A的行換成同序號的列所得到的新矩陣稱為矩陣A的轉置矩陣,記作

  例如,矩陣

的轉置矩陣為

  2、運算性質(假設運算都是可行的) 

     (1) 

  (2) 

  (3)  

  (4)    是常數.

  2、運算性質(假設運算都是可行的) 

       (1) 

  (2)  

  (3)  

  (4)    , 是常數.

典型例題 例6.5.5 利用矩陣

驗證運算性質:

所以

定義:如果方陣滿足,即,則稱A為對稱矩陣

對稱矩陣的特點是:它的元素以主對角線為對稱軸對應相等.

五、方陣的行列式

1、定義

定義:由方陣A的元素所構成的行列式(各元素的位置不變),稱為方陣A的行列式,記作

2、運算性質 

 (1)

(行列式的性質) 

 (2)

,特別地:

(3)

 

是常數,A的階數為n)思考:設A為

階方陣,那麼

的行列式

與A的行列式

之間的關係為什麼不是

,而是

?  不妨自行設計一個二階方陣,計算一下

.  例如

,則

.  於是

,而

思考:

,有幾種方法可以求

 方法一:先求矩陣乘法

,得到一個二階方陣,再求其行列式.    方法二:先分別求行列式

,再取它們的乘積.