Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Определение минора элемента, алгебраического дополнения.Стр 1 из 8Следующая ⇒
Минором элемента определителя называется определитель, полученный из данного путем вычеркивания строки и столбца, в которых стоит выбранный элемент.
Обозначение: выбранный элемент определителя, его минор.
Пример. Для Алгебраическим дополнением элемента определителя называется его минор, если сумма индексов данного элемента i+j есть число четное, или число, противоположное минору, если i+j нечетно, т.е.
Понятие обратной матрицы. Теорема об ее вычислении. Квадратная матрица А называется вырожденной, если , и невырожденной, если . Квадратная матрица В называется обратной к квадратной матрице А того же порядка, если АВ = ВА = Е. При этом В обозначается . Рассмотрим условие существования матрицы, обратной к данной, и способ ее вычисления. Теорема 3.2. Для существования обратной матрицы необходимо и достаточно, чтобы исходная матрица была невырожденной. Доказательство: 1) Необходимость: так как то (теорема 3.1), поэтому 2) Достаточность: зададим матрицу в следующем виде: . Тогда любой элемент произведения (или ), не лежащий на главной диагонали, равен сумме произведений элементов одной строки (или столбца) матрицы А на алгебраические дополнения к элементам другого столбца и, следовательно, равен 0 (как определитель с двумя равными столбцами). Элементы, стоящие на главной диагонали, равны Таким образом, = . Теорема доказана. Замечание. Сформулируем еще раз способ вычисления обратной матрицы: ее элементами являются алгебраические дополнения к элементам транспонированной матрицы А, деленные на ее определитель. Пример. Найдем матрицу, обратную к следовательно, матрица А невырожденная. Найдем алгебраические дополнения к ее элементам: Не забудем, что алгебраические дополнения к элементам строки матрицы А образуют в обратной матрице столбец с тем же номером. Итак, Можно убедиться, что найденная матрица действительно удовлетворяет определению Найдем Тот же результат получим и при перемножении в обратном порядке.
Понятие о ранге матрицы. Ранг матрицы – это порядок ее наибольшего ненулевого минора. Обозначения: r(A), R(A), Rang A. Замечание. Очевидно, что значение ранга матрицы не может превышать меньшей из ее размерностей. Примеры: 1. , r(A)=0. 2. . Матрица В содержит единственный ненулевой элемент - являющийся минором 1-го порядка. Все определители более высоких порядков, составленные из элементов этой матрицы, будут содержать 0-ю строку и поэтому равны 0. Следовательно, r(B)=1. 3. . Единственным минором 3-го порядка является определитель матрицы С, но он равен 0, поскольку содержит пропорциональные столбцы. Следовательно, r(C)< 3. Для того, чтобы доказать, что r(C)=2, достаточно указать хотя бы один минор 2-го порядка, не равный 0, например, Значит, r(C)=2. 4. следовательно, r(E)=3.
Замечание. Для матриц большой размерности непосредственное вычисление всех миноров затруднительно. Поэтому в этом случае можно преобразовать матрицу к так называемому треугольному виду (когда элементы, стоящие ниже равны 0), воспользовавшись операциями, не изменяющими ранг матрицы ( эквивалентными преобразованиями ). К ним относятся: 1) транспонирование 2) умножение строки на ненулевое число 3) перестановка строк 4) прибавление к элементам данной строки элементов любой другой строки, умноженных на ненулевое число 5) вычеркивание нулевой строки. Действительно, любая из этих операций переводит нулевые миноры в нулевые, а ненулевые – в ненулевые. Матрица, полученная в результате, не равна исходной, но имеет тот же ранг. Пример. Найдем ранг матрицы . Теоретически ранг этой матрицы может принимать значения от 1 до 4, так как из элементов матрицы можно создать миноры по 4-й порядок включительно. Но вместо того, чтобы вычислять все возможные миноры 4-го, 3-го и т.д. порядка, применим к матрице А эквивалентные преобразования. Вначале добьемся того, чтобы в первом столбце все элементы, кроме первого, равнялись 0. Для этого запишем вместо второй строки ее сумму с первой, а вместо третьей – разность третьей и удвоенной первой:
. Затем из третьей строки вычтем вторую, а к четвертой прибавим вторую: . После вычеркивания нулевых строк получим матрицу размерности для которой максимальный порядок миноров, а, следовательно, и максимально возможное значение ранга равно 2: . Ее минор следовательно,
Системы линейных уравнений. Основные понятия. Линейными операциями над какими-либо объектами называются их сложение и умножение на число. Линейной комбинацией переменных называется результат применения к ним линейных операций, т.е. где числа, переменные. Линейным уравнением называется уравнение вида (2.1) где и b – числа, - неизвестные. Таким образом, в левой части линейного уравнения стоит линейная комбинация неизвестных, а в правой – число. Линейное уравнение называется однородным, если b = 0. В противном случае уравнение называется неоднородным. Системой линейных уравнений (линейной системой ) называется система вида (2.2) где , - числа, - неизвестные, n – число неизвестных, m – число уравнений. Решением линейной системы (2.2) называется набор чисел которые при подстановке вместо неизвестных обращают каждое уравнение системы в верное равенство.
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 452; Нарушение авторского права страницы