【谈谈知识点】高代(Ⅰ)行列式矩阵
前言
開的新坑夠多就不怕填不完坑了
考慮到高等代數作為一門有那么點抽象&概念很多的學科,寫個人話解釋版本的筆記還是很有必要的
所以就開始慢慢寫~爭取趕緊寫到現在學到的地方
Part 1 行列式
行列式之前,高代課本先提了排列和逆序對。考慮到能看到這篇文章的多半不會不知道我就跳過了(
首先行列式和矩陣的不同之處在于后者是特殊的元素,而前者本質上還是一個數字,只是寫成了特殊的形式。對于n階行列式|A|而言,它的形式類似于n*n的一個方陣,它的值等于所有取自不同行不同列的n個元素的乘積,結合全排列來理解就很簡單了。唯一要注意的是,根據排列奇偶要帶上符號。
由于行列式滿足某些特殊的性質,我們在計算的時候可以通過交換行/列(注意變號),提一整行/列公因數,行/列之間相互加減來簡化運算。常見的是化為上三角來做(矩陣同理),當然也有很多需要技巧性的小題目,比如逐行作差,補一行0+一列隨便啥,還有下面那個代數與字數之類的。
余子式和代數余子式是提出的新的概念,實際上就是去掉一行一列之后剩下的n-1階矩陣的相關概念,本質上還是全排列引出來的。好用的地方在于把矩陣不斷按行列展開來降階,然后簡化計算,也就是高階拆低階+暴力(好熟悉的套路)
Cramer法則的話……(真的有人用嗎,看著都頭大)(略
拉普拉斯行列式算是常規運算中了。k階子式和余子式的概念引入后提供了行列式值的一種新算法,但實際上還是從全排列的本質入手更好理解……實際上如果把k階子式挪到左上角去,這實際上又是個類似矩陣分塊的問題(
但它的引理,即將兩個行列式的乘積轉換為另一個行列式,某些時候還挺好用的。Cij=∑k=1naikbkjC _{ij}=\sum_{k=1}^{n}a_{ik}b_{kj}Cij?=∑k=1n?aik?bkj?挺好記的,記不得也沒關系,建議現推(
Part 2 矩陣
矩陣基本上會陪伴著走完整本高代(上),而且我猜多半也包括高代(下)……
所以基本功必須扎實。嗯。這方面東西太多,還是寫個小標題
1、基礎知識
矩陣的兩側是()或者{},寫成||是行列式,會被弄死(
基本的矩陣知識其實沒啥好講的,秩,矩陣數乘,矩陣四則,轉置都很好理解,要注意的是:
①矩陣在交換行/列時不用反號,這點與行列式不同。
②矩陣沒有乘法交換律,而且AB=0AB=0AB=0 推不出其中一方為0。也就是說凡是和矩陣乘法相關的,一定認真考慮順序和元素特殊性。
③(AB)′=B′A′(AB)'=B'A'(AB)′=B′A′,容易和②弄混
2、矩陣求逆
矩陣求逆是經常要做的事,可逆的前提條件是矩陣對應行列式值不為0(即滿秩)。
方法有
①伴隨矩陣法:A?1=1∣A∣A?A^{-1}=\frac{1}{|A|}A^{*}A?1=∣A∣1?A?,注意伴隨矩陣的元素是原矩陣每個位置對應的代數余子式,且還要轉置一次。
正確性:AA?=∣A∣EAA^{*}=|A|EAA?=∣A∣E 推得
②初等變換法:就是在右邊擴一個n*n的單位矩陣出來,左邊怎么變右邊就怎么變把左邊變成單位矩陣,右邊就是要求的逆。
正確性:說推論前先提矩陣標準形,即把一個矩陣化為僅對角線上有1或0,其余位置全0的樣子。
易證明任意矩陣都可以通過初等變換變成這樣。
所以,矩陣做初等變換=左/右乘上一個初等矩陣,又任意可逆矩陣做有限次初等變換必然能化為上三角矩陣->化為對角矩陣->化為單位矩陣。
設AiA_{i}Ai?均為初等矩陣,寫成:
A1A2A3…AnB=EA_1A_2A_3…A_nB=EA1?A2?A3?…An?B=E
右乘B?1B^{-1}B?1有
→A1A2A3…AnE=B?1\rightarrow A_1A_2A_3…A_nE=B^{-1}→A1?A2?A3?…An?E=B?1
正確性保證了就隨便用了。這個一般用的多一點。
3、矩陣分塊
分塊本身不算什么特殊的知識點,只是給出了一種好玩的處理矩陣的工具。不過嘛,在很多推論中,能夠把一整個矩陣看成是另一個矩陣中的某個元素,從而讓矩陣內部的性質和矩陣之間的性質產生聯系和轉化。
4、一些推論
然后是一些稍微進階的,常用的推論/公式:
1、rank(A)+rank(B)≥rank(A+B)rank(A)+rank(B)\geq rank(A+B)rank(A)+rank(B)≥rank(A+B)
證:這個就不用了(
2、rank(AB)≤min{rank(A),rank(B)}rank(AB)\leq min\lbrace rank(A),rank(B) \rbracerank(AB)≤min{rank(A),rank(B)}
證:先將AB都對角化,顯然,矩陣ABABAB的(i,i)(i,i)(i,i)位置僅在AAA和BBB的該位置都不為0時才不為0,得證
3、max{rank(A),rank(B)}≤rank(A,B)≤rank(A)+rank(B)max\lbrace rank(A),rank(B)\rbrace \leq rank(A, B) \leq rank(A)+rank(B)max{rank(A),rank(B)}≤rank(A,B)≤rank(A)+rank(B)
證:太簡單了不證了(
4、設AAA是一個m?nm*nm?n矩陣,B是一個n?sn*sn?s矩陣,則rank(AB)≥rank(A)+rank(B)?nrank(AB)\geq rank(A)+rank(B)-nrank(AB)≥rank(A)+rank(B)?n
證:構造一個(m+s)?(n+s),AB(m+s)*(n+s),AB(m+s)?(n+s),AB在對角線上的矩陣C,其左下角為EnEnEn(不會寫公式
那么有rank(A)+rank(B)≤rank(A)+rank(B)\lerank(A)+rank(B)≤
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【谈谈知识点】高代(Ⅰ)行列式矩阵的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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