简单来说,矩阵是充满数字的表格。
A和B是两个典型的矩阵,A有2行2列,是2×2矩阵;B有2行3列,是2×3矩阵;A中的元素可用小写字母加行列下标表示,如
矩阵加减法
两个矩阵相加或相减,需要满足两个矩阵的列数和行数一致。
加法交换律:A + B = B + A
矩阵乘法
A和B相乘,需要满足A的列数等于B的行数。
矩阵乘法很容易出错,尤其是两个高阶矩阵相乘时。
矩阵乘法不满足交换律,但仍然满足结合律和分配律:
单位矩阵
单位矩阵是一个n×n矩阵,从左到右的对角线上的元素是1,其余元素都为0。下面是三个单位矩阵:
如果
是n×n矩阵,
是单位矩阵,则
单位矩阵在矩阵乘法中的作用相当于数字1。
逆矩阵
炫云:矩阵的逆zhuanlan.zhihu.com
A的逆矩阵记作
,
是单位矩阵。
对高于2阶的矩阵求逆是一件很崩溃的事情,下面是一种求3阶矩阵的方法(通过行初等变换):
这种操作还是交给计算机去做吧,下面是在python中使用numpy计算逆矩阵的代码:
《线性代数5——平面方程与矩阵》中也介绍了如何用消元法求逆矩阵。
奇异矩阵
当一个矩阵没有逆矩阵的时候,称该矩阵为奇异矩阵。当且仅当一个矩阵的行列式为零时,该矩阵是奇异矩阵。
当ad-bc=0时|A|没有定义,
不存在,
A是奇异矩阵。
如
是奇异矩阵。
矩阵的转置
简单地说,矩阵的转置就是行列互换,用
表示A的转置矩阵。
转置运算公式:
对称矩阵
如果一个矩阵转置后等于原矩阵,那么这个矩阵称为对称矩阵。由定义可知,对称矩阵一定是方阵。对称矩阵很常见,实际上,一个矩阵转置和这个矩阵的乘积就是一个对称矩阵:
证明很简单:
两个对称矩阵相加,仍然得到对称矩阵: