任何乙個可逆矩陣a都可以經初等行變換,變換到單位矩陣e。
a也可經初等列變換,變換到e。
a每經過一次初等行變換,就相當於在a的左邊乘乙個初等矩陣。
a每經過一次初等列變換,就相當於右乘乙個初等矩陣。
左(行)右(列)
初等變換的逆變換還是初等變換。
初等矩陣的逆矩陣還是初等矩陣。
所以a一定可以寫成一系列初等矩陣的乘積。
e(i,j).
所以a e(i,j)就相當於交換了a的i、j兩列。
以上是對假設的迴圈論證(等價性證明),所以:
定義
:e(i,j) 是 交換 單位矩陣e的i、j兩行(列)得到的矩陣。
ei(k) k !=0
定義
:ei(k) 是 e 的第 i 行(列)乘以 k 得到的矩陣。
性質
:ei(k)a a的第 i 行乘以 k ;aei(k) a的第 i 列乘以 k。
性質的證明很簡單,跟1. 類似,略。
造了右邊的記號,更形象: e(
ikj)
定義
:把 e 的第 i 行乘以 k 加到第 j 行;或者 把 e 的第 j 列乘以 k 加到第 i 列。
性質
:e(
ikj)
a 把 a 的第 i 行乘以 k 加到第 j 行;ae(
ikj)
把 a 的第 j 列乘以 k 加到第 i 列。
性質的證明:e=(e1, e2 … en) e=
e′=⎡
⎣⎢e1
′..e
n′⎤⎦
⎥ e(
ikj)
=⎡⎣⎢
..ej
′+ei
′k..
⎤⎦⎥=
e+⎡⎣
⎢⎢⎢⎢
⎢⎢0.
.ei′
k..0
⎤⎦⎥⎥
⎥⎥⎥⎥
ae(ikj)
=a+(
...a
j...
)⎡⎣⎢
⎢⎢⎢⎢
⎢0..
ei′k
..0⎤
⎦⎥⎥⎥
⎥⎥⎥
ae(i
kj)=
a+aj
e′ik
=a+a
j(0,
...,
xi=k
,0,.
..)=
a+(0
,...
,xi=
kaj,
0,..
.)所以相當於把第 j 列乘以 k 倍 加到 第 i 列上。
初等矩陣
初等變換【左(右)乘上它相當於初等行(列)變換】
a中向量組(n-有序單形)的幾何變換
行列式(就是n-平行體有符號的面積、體積)
e(i,j)
交換第i、j兩行(列)
映象(反射),變成了手性對映體
變號 改變定向
ei(k)
第 i 行(列)乘以k
伸縮變換
體積乘以ke(
ikj)
第 i 行乘以 k 加到第 j 行 或者 第 j 列乘以 k 加到第 i 列
錯切變換
體積不變
矩陣的初等變換的應用
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python 對矩陣的初等變換
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