简单来说,矩阵是充满数字的表格。




python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_对称矩阵


AB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


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_矩阵乘法_02


矩阵乘法

AB相乘,需要满足A的列数等于B的行数。


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  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:


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_python 稀疏矩阵乘法_04


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:


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_逆矩阵_05


如果


是n×n矩阵,


是单位矩阵,则



python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_对称矩阵_06


  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

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A的逆矩阵记作



是单位矩阵。


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 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):


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_对称矩阵_09


  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:


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_矩阵乘法_10


《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。


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  当ad-bc=0时|A|没有定义,


不存在,

A是奇异矩阵。

  如


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_python 稀疏矩阵乘法_12


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。


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  转置运算公式:


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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:


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  证明很简单:


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_python 稀疏矩阵乘法_16


两个对称矩阵相加,仍然得到对称矩阵:


python稀疏矩阵计算 python稀疏矩阵乘法_python 稀疏矩阵乘法_17