對於2×2矩陣來說,它的逆矩陣公式:
對於更高階矩陣,我們也希望使用類似的公式。從2×2的逆矩陣公式可以看出,它的逆矩陣由兩部分組成,其一是行列式的倒數,這意味著矩陣可逆的前提是行列式不為0,問題是另一部分是什麼?
仔細觀察
a的代數余子式:
b的代數余子式:
c的代數余子式:
d的代數余子式:
上一節提到過代數余子式的正負號與行列號之和有關,和是奇數,代數余子式是取負號,和是偶數取正號。
由此一來,a的逆矩陣就等於a的行列式的倒數乘以某個由代數余子式組成的矩陣:
上式中的ct就是原矩陣a的伴隨矩陣,它是由a衍生而來的。由於轉置的緣故,伴隨矩陣中的cij就是原矩陣中cji的代數余子式。
現在把逆矩陣的公式應用到方程中:
似乎有些雜亂無章,進一步看x的每乙個分量,會發現x的各個分量都包含a中某列元素的代數余子式。以x1和x2為例:
x1相當於將det(a)按照第一列展開,x2相當於將det(a)按照第二列展開,只不過把它們的展開列替換成了b,相當於:
將x1和x2後面的行列式分別按第1列和第2列展開成代數余子式,就得到了每乙個分量的結果。這就是克萊姆法則,也叫克拉默法則。
克萊姆法則有一種常用的記法,在ax = b中,未知數的係數構成了係數行列式d:
若線性方程組的係數矩陣可逆(非奇異),即係數行列式 d≠0,則線性方程組有唯一解,其每乙個分量的解為:
其中dj是把d中第j列元素對應地換成b中的元素而其餘各列保持不變所得到的行列式,比如:
克萊姆法則為方程組的解提供了乙個代數表示式,讓你能使用代數運算,而不只是寫演算法,但是如果真的用它來解方程將變成乙個災難,因為你必須對n+1個行列式求值。克萊姆法則研究了方程組的係數與方程組解的存在性與唯一性關係。與其在計算方面的作用相比,克萊姆法則更具有重大的理論價值。
出處:
線性代數筆記
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