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漫步線性代數四——矩陣符號和矩陣乘法

對於3×3的例子,我們能夠寫出所有的公式。可以列出消去步驟,一個方程減去另一個方程的倍數達到三角矩陣的形式。對於一個大的系統,這種跟蹤消去的步驟太長了,所以我們需要更加簡潔的記錄方式。

我們現在引進矩陣符號來描述開始的系統,用矩陣乘法來描述計算步驟會更簡單。注意三種不同型別的量都出現在例子中:

NinecoefficientsThreeunknownsThreerighthandsides2u4u2u++v6v7v++w2w===529(1)
右邊是列向量b。左邊是未知量u,v,w。另外,左邊有九個係數(其中一個碰巧是零)。自然地,我們用一個向量來表示三個未知量:
Theunk
nownis
x=uvwThesolutionisx=112

九個係數分為三行和三列,得到3×3的矩陣:
CoefficientmatrixA=242167102
A是一個方陣,因為方程個數等於未知量的個數。如果n個方程有n個未知量,那麼我們有n×n矩陣。更一般地,可能m個方程有n個未知量。那麼Amn列的長方形。它將是一個m×n矩陣。

矩陣互相相加,或乘以某個常數值,每一次執行一列的時候,效果和向量完全一樣。事實上我們可以將向量看做矩陣的特殊情況;他們是隻有一列的矩陣。和向量一樣,如果兩個矩陣形狀相同時,他們才能執行加法:

AdditonA+B
230104+131212=301316

Multiplication2A230104=460208

矩陣和向量相乘

我們想用三個未知量u,v,w重寫方程,得到簡化的矩陣形式Ax=b。全寫出來就是,矩陣乘以向量等於向量:

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