线性代数 第2章 矩阵及其运算(3)

少年我好累 分享 2022-05-06 下载文档

1,

70

向前

向后

返回

例1

求方阵的逆矩阵.

???

?

?

?????=343122321A 解==123

2212

343

∵A ,≠0.

1存在?∴A ,23

41

211==

A ,33

31

212?=?

=A 三、逆矩阵的求法

71

向前

向后

返回

同理可得

,

2,6,6,223222113=?===A A A A ,2,5,4333231?==?=A A A ,

??????=?????????

A 264365222故

??=A A

A 1

1?????=?????????264136

522

22.??

???=?????????

132********所以

72

向前

向后

返回

,

331212321?

????

????

?=A .

???

??=????????

B 2311351511解

==??A 123123

212034

133

1

例2下列矩阵A , B 是否可逆?若可逆,求出其逆矩阵.

第二章矩阵及其运算

13

73

向前

向后

返回

,

??=??==≠123

34

0344010

010

.

A 可逆所以,

3332

111?==A ∵,

43

12212?=?=A ,53

11

213==

A .

A ,A ,A ,A ,A ,A 341103333231232221?===?===同理可求得

74

向前向后返回?

?

??

??????==∴?

?3323133222123121111

1A A A A A A A A A A A A A .?????=?????????

33

114044513,

?=?=?B 231

13501511

.

B 不可逆故由于75

向前向后

返回

,1302

31

,3512,343122

321????

?

?????=???

???=????????

??=C B A 例3设.

C AXB X =使满足求矩阵解,023

431223

21≠==A ∵,013

51

2≠==

B .

,11都存在??∴B A 76

向前

向后

返回

,???

???=?????????

A 1

132********且,????=?????B 13152C AXB =又由1111????=?CB

A AXB

B A .

11??=?CB A X 于是1

1??=CB A X ????????????=????

?????????????

???132133132352205211131E

77

向前

向后

返回

证明

,022

=??E A A 由()E E A A 2=?得,0≠?A E E

A A

=??2

12

=??E

A A

.

,2,:

,022并求它们的逆矩阵都可逆证明满足方程设方阵E A A E A A A +=??例4??

?????=????????????1131025202.

?????=????????

21104104.可逆故A 1

?A

78

向前

向后

返回

022=??E A A 又由()()0

432=+?+?E E A E A ()()E

E A E A =??

?

?????+?3412.

E A 可逆故2+()()E A E A 34121

??=+?且.

4

3A E ?=().2

1

1E A A ?=

∴?()1

2?+E A (),134

1

2=??+?E A E A

第二章矩阵及其运算

14

79

向前

向后

返回

(),()(),().A B E A E A E B ?????????==+?+?????

??

?1112324567设求()()E B E E A E A ?+=++?1

由,

()())E A E B E A E A E ++=++?=2得,

()()E B E A ???

?????∴+=+=?????

??

?11121232

34解例5(),(),,.

A A

B A E B B ?==+21

1设幂等阵,证明可逆并求(),

A B E B E B E B B E =???=???=?22

32()(),

B B E E B E B ???=??=?11

3232

解80

向前向后返回();

X ??????????

=?????????????

1111232110204211015().X ????????

??????

=???????????????????

1111114233110110015211321211();

X ?????

=?

????????

153211414例6解矩阵方程

81向前

向后

返回

X ?????????????

=???????

????????????

11

1515153214141414得???????????

?????=41231154.

642817???

???????=解

()X ?????

=?

???

?????

153211414给方程两端左乘矩阵,

????

?????1

1514X ???????=?????????1

15321414E

82

向前

向后返回()??????

????

=?????????????

X 1111232110204211015???????

????=????

?????????

X 1

123111************给方程两端右乘矩阵,????

????????

1

111110211得

83

向前

向后

返回

()????????

??????

=???????????????????

X 1111114233110110015211321211.???????????????=??=?????????????????????????1231212

952041112860151324149给方程两端左乘矩阵,????

??

??????

1

11111021184

向前

向后

返回

????????

??????=???????????????????????????

121423131111015121132211152.????

??=????????

137530952212112047??????

????

??????

=???????????????

????

X 1

1

111423111110015110211211321得给方程两端右乘矩阵,????

???

?????1

111110321

第二章矩阵及其运算

15

85向前向后返回???

?

??????=+=?714121,61A BA A BA A 且o

o

.B 求A

BA BA A 61=??()A BA E A 61=???()E

B E A 61=???().

61

1???=?E A B 解

:

,满足关系设三阶矩阵B A 例7,86

向前向后返回1

1000100017000400026???

?????????????????????????????=1

6000300016??????

???

??=????????

??=6100031000

16.100020006?

???

??????=()

1

16???=E A B 87向前向后返回,

0!5≠=A 因由伴随矩阵法得,

1

A A A ??=解

.

1

存在故?A ,.A A ???????

??=????

????11

00000

20000

030000

04

000005已知求例8

88

向前

向后

返回

???????

???????=?????

????????????2345

0000013450001

001245005!0

00123500

0001234.510

004100000310000021000001???????

????????

?=89向前向后返回

四、小结

逆矩阵的概念及运算性质..0≠A 逆矩阵的计算方法

();

21

A

A A ?

?=利用公式逆矩阵存在1?A ?();1待定系数法()().

3下一章介绍初等变换法90

向前

向后

返回

思考题

*******()();()(),();()().

n n kA k A A A

A n A

B B A ??==≥=2

15627?

?,11??====BA Y B YA B A X B AX A 是否有唯一解矩阵方程是否有唯一解

那么矩阵方程可逆若1.2.证明方阵结论:**();();

n A A A A A

??==1

112****()()();()()();

A A A A A A ??′′===1134

第二章矩阵及其运算

16

91向前

向后

返回

.(),(),

01013 n m n m f x a a x a x x b b x b x ?=+++=+++设()()()().

A n f A A A f A ??=为阶方阵,证明:.).

11

4 k k A O E A A

E A ??+++=?设=,证明:92

向前向后返回思考题解答

**.()()()()();

A A AA E

A A A A A A A E A A A A ?????????==?==∴==11111111124答...

A ?1

1是的这是由于的唯一性决定的.()()()().

k l k l l k k l k l l k a A b A a b A b A a A f A A A f A ??+==∴=3∵i i ,.()(),().

k k k E A E A A E A E E A A E A ????+++=?=∴+++=?1114∵ 93向前向后返回第四节矩阵分块法

一、矩阵的分块

二、分块矩阵的运算规则三、小结、思考题

94

向前向后返回一、矩阵的分块

对于行数和列数较高的矩阵,为了简化运算,经常采用分块法,使大矩阵的运算化成小矩阵的运算. 具体做法是:将矩阵用若干条纵线和横线分成许多个小矩阵,每一个小矩阵称为的子块,以子块为元素的形式上的矩阵称为分块矩阵.

A A A 95向前向后返回,321??????????=

B B B ??????

?

???

????=b b a a A 1

10101000001例

??????

????

???

?=A 001a b a 110000b 110???

???????=1B 2B 3B 即

96

向前向后返回?????

?

????

???

?=b b a a

A 110101000001,??

=????

11

122122A A A A ??

?

???=?????

?

????

???

?

=A 1a 11A 0012A 1

0010a

21A b b 110022A 即

第二章矩阵及其运算

17

97向前

向后返回,??=????1

1A O E B (,,,),ααα=124 ???

???????

???

?=b b a a A 1

1

010*******?????

?

????

????=b b a a A 1

10101000001,a A a ??=????

1

10其中,

b B b ??

=????

111.E ??=????1001,O ??

=????

0000,a α??????=??????1010其中,a α??????=??????2101,

b α????

??=??????

300

1.

b α??????=??????400198

向前

向后

返回

=(,,,),

n ααα12 列

n n m m mn a a a a a a A a a a ??

??

?

?=??

??

??

1112121

22212 n n m m mn a a a a a a A a a a ?????

?=??????11

12121

2221

2 =,T T T m βββ??

??

??????????

12

行99

向前

向后

返回

()有

相同的分块法采用

列数相同的行数相同与设矩阵,,,1B A .1

11111

11????

?

???

??++++=+sr sr s s r r B A B A B A B A B A

二、分块矩阵的运算规则

????

?

?????=??????????=sr s r sr s r B B B B B A A A A A

1

1111111,那么

列数相同的行数相同与其中,,ij ij B A 100

向前向后返回.

λλλλλ??

??

=????

?

?r s sr A A A A A 1111 (2)设为数,那么

???

?=??????

r s sr A A A A

A 1111

λ101向前

向后

返回

()分块成

矩阵为矩阵为设,,3n l B l m A ××,,1

111

1

111

????

?

?????=????

?

?????=tr t r st s t B B B B B A A A A A

????

?

?????=sr s r C C C C AB

1

111().

,,1;,,11

r j s i B A C kj

t

k ik ij ===

∑

=其中那么

的行数的列数分别等于其中,,,,,,,2121tj j j it i i B B B A A A 102

向前向后返回(),411?

?????????=sr A A A 设r A 11s A T s A 1T r A 1.11????

??????=T sr T T

A A A

则()是方阵且非零子块都

其余子块都为零矩阵上有非零子块角线

的分块矩阵只有在主对若阶矩阵为设.

,,,5A n A

第二章矩阵及其运算

18

103向前

向后

返回

,21??????

????????=s A A A A

O O .

21s A A A A =分块对角矩阵的行列式具有下述性质:

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