一上午學習了行列式與矩陣的一些基礎知識,了解並明白了一些基本的運算,有些部分聽得比較迷,會有一些寫的不夠透徹
一.行列式
行列式在我看來,其實就是用n*n的數字方陣來表示乙個數。
行列式的數值:
對於二階行列式:
即主對角線的數值乘積減去次對角線的數值乘積。
對於三階行列式:將其分解為三個二階行列式
a1對應b2 c2 b1對應c2 a2 c1對應a2 b2
b3 c3 c3 a3 a3 b3
計算對應的二階行列式的數值再乘以自身,全部相加便得到上面的等式。
以此類推,n階也是分解成n個二階多項式進行計算。
加減運算:
對應行與列的數值相加減即可。
乘法運算:
對應行與列的數值相乘即可。滿足結合律,交換律,分配律。
行列式的相等只要數值相等即可,不需要對應行列的數值相等,與後面矩陣的相等有區別。
二.矩陣
矩陣就不需要嚴格的n*n,只需要n行m列即可。
矩陣加法,減法,乘法與二項式的運算相同。
矩陣相等需要每行每列的元素都相等,與行列式有本質的區別。
矩陣相乘:
設a為m*p的矩陣,b為p*n的矩陣,那麼稱m*n的矩陣c為矩陣a與b的乘積,記作c=ab,
那麼矩陣c中第i行第j列元素可表示為:
矩陣相乘需要a的列數等於b的行數。
由上易得,c的行數等於a的行數,列數等於b的列數。
矩陣相乘不滿足交換律,但滿足結合律與分配律。
在講逆矩陣之前,需要引入單位陣的概念。
單位陣就是主對角線都是1的矩陣。可用 i 表示。單位陣的性質:
任何矩陣與單位陣的乘積都是本身。
逆矩陣:
乙個矩陣的逆矩陣與這個矩陣的乘積為單位陣。
數學上有一些求解已知矩陣的逆矩陣的問題:
1.比較暴力的方法就是設未知數,列方程,求出各行各列的值
2.將原矩陣與相等行數和列數的單位陣進行比對,根據兩陣中元素的變化,可以得出相應的逆矩陣
有一些求解逆矩陣的數學問題:
矩陣a滿足a^2+2*a-3*i=0,求證a可逆,並求其逆矩陣。
思路有些難以想到:a^2+2*a=3*i,a^2+2*a*i=3*i(單位陣性質),a*(a+2*i)=3*i
因為a*a^(-1)=i,所以a^(-1)=(a+2*i)/3
變式:在上述條件下,證明a+4*i是否可逆。
解法:(a+4*i)*(a-2*i)=a^2+2*i*a-8*i^2=a^2+2*a-8*i=a^2+2*a-3*i-5*i=-5*i
所以a+4*i的逆矩陣為(-5*i)/(a-2*i)。
由上述解決過程,可以推得求a+n*i的逆矩陣只需配湊成原方程的形式(多次項與一次項相同),
只要「常數項」不為0,就有逆矩陣
在講矩陣的秩之前,引入線性相關的概念。
在向量空間
v的一組向量
a: a1,a2,......am
如果存在
不全為零
的數 k
1, k
2, ···,k
m,使k1*a1+k2*a2+......+km*am=0,
則稱向量組a是線性相關的,否則數 k
1, k
2, ···,km全為0時
,稱它是
線性無關
。秩的概念:
在n*m的矩陣中,可以將其分為n個橫向向量或m個豎向向量,這些向量中線性無關的向量個數就是秩的值。
所有向量都是線性無關的矩陣叫做滿秩矩陣。
滿秩矩陣有一些美好的性質:
1.滿秩矩陣的行列式數值不為0。秩不滿的矩陣的行列式數值定為0。
2.滿秩矩陣必有乙個逆矩陣。
有一道證明題比較有趣:
若a,b皆為矩陣,且a*b=i,求證:b*a=i。
乍一看這與前面所說的矩陣相乘不滿足交換律相悖,但證明思路也是較為簡單。
又因為存在a^(-1),使得a*a^(-1)=i
所以(a*a^(-1))*b=i*b=b
那麼(a*a^(-1))*b=a*(-1)*(a*b)=a*(-1) (結合律)
所以b=a^(-1),b*a=i
很有趣吧。
當然這篇部落格所講述的都是數學知識,沒有涉及程式設計方面,但是演算法思想已蘊含其中。
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