工程矩阵的定义
分块矩阵
分块矩阵的乘法可以表示为:
AB=(A11A21A12A22)(B11B21B12B22)
对于分块矩阵,有性质:(AB)∗=(A∗,B∗)
矩阵方程组
设方程组 Ax=b, A=(aij)m×n, b=(bi)m×1,则有:
- 有解 ⇔r(A)=r(A,b)
- 若 r(A)=r(A,b)=r<n,则有解且有 n−r 个自由未知量
- 若 r(A)=r(A,b)=r=n,则有唯一解
齐次线性方程组的基础解系
对齐次线性方程组 Ax=0,A=(aij)m×n,则有:
- 非零解 ⇔r(A)<n
- 若 r(A)=r<n,则其基础解系中含有 n−r 个解向量
- 若 r(A)=r<n,则其任意 n−r 个线性无关的解向量就是其基础解系
高斯消元法:
- 用初等行变换将 A 逐步化成阶梯形矩阵
- 确定自由未知量
- 用回代法找出通解
极大无关组
设向量组 α1,α2,⋯,αm 的所有极大线性无关组 αi1,αi2,⋯,αir 满足:
- αi1,αi2,⋯ 线性无关
- α1,α2,⋯,αm 中每个向量都可由 αi1,αi2,⋯,αir 线性表示
则称 αi1,αi2,⋯,αir 是 α1,⋯,αm 的一个极大无关组。
定理:
- 若向量组的秩为 r,则该向量组中任意 r 个线性无关的向量组是其极大无关组
- 如果一向量组的极大无关组中含 r 个向量,则称该向量组的秩为 r
矩阵的等价标准形
s×n 矩阵 A 的秩等于 r ⇒ 存在可逆矩阵 Ps×s,Qn×n 使得
A=P(Ir000)Q
消去分解
s×n 矩阵 A 的秩为 r,存在 s×r 矩阵 B 和 r×n 矩阵 C 使得 A=BC,即矩阵的消去分解。
定理:
- r(A+B)≤r(A)+r(B)
- r(AB)≤r(A),r(B)
- r(A)+r(B)≤r((Akk,Bkk))+n
线性空间和线性变换
线性空间的定义和性质