归纳求矩阵的逆矩阵的方法

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矩阵求逆方法大全

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矩阵的逆是一个重要的数学概念,它在很多领域中都得到了广泛的应用,如线性代数、微积分、概率论等。

求解矩阵的逆可以用于解线性方程组、计算行列式、计算特征值和特征向量等。

本文将介绍几种常见的矩阵求逆方法,包括伴随矩阵法、高斯消元法、LU分解法和特征值分解法。

1.伴随矩阵法:
伴随矩阵法是求解逆矩阵最常用的方法之一、首先,计算出矩阵的伴
随矩阵,然后将其除以矩阵的行列式即可得到逆矩阵。

2.高斯消元法:
高斯消元法是一种常用的线性方程组求解方法,也可以用来求解矩阵
的逆。

通过将待求逆矩阵与单位矩阵连接起来,然后进行初等行变换,直
至左边的矩阵变为单位矩阵,右边的矩阵即为所求逆矩阵。

3.LU分解法:
LU分解法将矩阵分解为下三角矩阵L和上三角矩阵U的乘积,然后
通过求解两个三角矩阵的逆矩阵,进而求得原矩阵的逆。

LU分解法是一
种常用的数值计算方法,应用广泛。

4.特征值分解法:
特征值分解法是一种通过矩阵的特征值和特征向量来求解矩阵的逆的
方法。

首先,根据特征值定理求解矩阵的特征值和特征向量,然后利用这
些特征值和特征向量构建一个对角矩阵,最后通过对角矩阵求逆得到原矩
阵的逆。

除了上述方法外,还有其他一些方法可以用来求解矩阵的逆,如迭代法、SVD分解法等。

这些方法在不同的应用场景下有不同的优势。

总之,求解矩阵的逆是一个重要的数学问题,在实际应用中有着广泛的应用。

以上介绍的几种方法是常用的求解逆矩阵的方法,读者可以根据自己的需求选择合适的方法进行求解。

矩阵求逆方法大全

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矩阵求逆方法大全矩阵的逆在线性代数中是一个非常重要且常用的概念。

逆矩阵存在的前提是矩阵必须是方阵且可逆。

逆矩阵的定义可以简单地表述为:对于一个方阵A,如果存在一个矩阵B,使得AB=BA=I,其中I为单位矩阵,那么B就是A的逆矩阵,记作A^-1下面将介绍几种求解矩阵逆的方法。

1.初等变换法:初等变换法是一种最常用的求解矩阵逆的方法。

基本思想是通过一系列初等行变换将原矩阵A转化为单位矩阵I,同时对单位矩阵进行相同的初等变换,得到A的逆矩阵。

具体步骤为:(1)将原矩阵A与单位矩阵I进行横向拼接,形成增广矩阵[A,I];(2)通过初等行变换将增广矩阵[A,I]变换为[I,B],其中B即为矩阵A的逆矩阵。

这种方法比较直观,但计算量较大,特别是对于大型矩阵很不方便。

2.列主元消去法:列主元消去法是一种改进的初等变换法,其目的是选取主元的位置,使得计算量减少。

具体步骤为:(1)将原矩阵A与单位矩阵I进行横向拼接,形成增广矩阵[A,I];(2)选取增广矩阵中当前列中绝对值最大的元素作为主元,通过交换行使主元出现在当前处理行的位置;(3)用主元所在行将其他行消元,使得主元所在列的其他元素都为0;(4)重复以上步骤,直到增广矩阵[A,I]经过一系列的行变换变为[I,B],其中B即为矩阵A的逆矩阵。

列主元消去法相对于初等变换法来说,计算量会更小,但仍然对于大型矩阵的操作不够高效。

3.公式法:对于一个二阶方阵A,其逆矩阵可以通过以下公式求得:A^-1 = (1/,A,) * adj(A),其中,A,为A的行列式,adj(A)为A的伴随矩阵。

对于更高阶的矩阵,也可以通过类似的公式求解,但行列式和伴随矩阵的计算相对较为复杂,不太适用于实际操作。

4.LU分解法:LU分解也是一种常用的矩阵求解方法,其将原矩阵A分解为一个下三角矩阵L和一个上三角矩阵U的乘积,即A=LU。

逆矩阵的计算可以通过LU分解来完成。

具体步骤为:(1)对原矩阵A进行LU分解,得到下三角矩阵L和上三角矩阵U;(2)分别求解方程LY=I和UX=Y,其中Y为未知矩阵;(3)得到Y后,再将方程UX=Y带入,求解方程UX=I,得到逆矩阵X。

求逆矩阵的四种方法

求逆矩阵的四种方法

求逆矩阵的四种方法逆矩阵是指一个矩阵与其逆矩阵相乘得到单位矩阵,也是线性代数中的重要概念之一。

但是,在实际应用中,需要对矩阵求逆的情况并不多,因为矩阵求逆的时间复杂度很高。

下面介绍四种求逆矩阵的方法:1. 初等变换法:采用列主元消去法(高斯-约旦消元法)进行初等变换,即将一个矩阵通过行变换,转化为一个行阶梯矩阵,其中行阶梯矩阵的左下方的元素均为零。

而这样一个变换后得到的矩阵实际上就是原矩阵的逆矩阵。

2. 伴随矩阵法:如果一个矩阵 A 可逆,则求它的逆矩阵等价于求它的伴随矩阵 AT 的结果除以 A 的行列式。

伴随矩阵的计算式为:adj(A)= COF(A)T,其中 COF(A) 为 A 的代数余子式组成的矩阵,它的每个元素满足 COF(A)ij = (-1)^(i+j) det(Aij),其中 det(Aij) 表示将第 i 行和第 j 列去掉后得到的子矩阵的行列式。

3. LU 分解法:LU 分解法是将矩阵分解为一个下三角矩阵 L 和一个上三角矩阵 U 的乘积,即 A = LU,其中 L 的对角线元素均为 1。

当矩阵 A 可逆时,可用 LU 分解求解其逆矩阵。

假设 L 和 U 都是方阵,则A 的逆矩阵为:A^(-1) = (LU)^(-1) = U^(-1)L^(-1)。

4. 奇异值分解(SVD)方法:当矩阵 A 是非方阵时可以采用奇异值分解法,将矩阵 A 分解为A = UΣV^T,其中 U 为一个m×m 的正交矩阵,V 为一个n×n 的正交矩阵,Σ 为一个m×n 的矩形对角矩阵,若r 是 A 的秩,则Σ左上角的 r 个元素不为 0,其余元素为 0,即Σ有 r 个非零奇异值。

当A 可逆时,Σ 中的非零元素都存在逆元,逆矩阵为:A^(-1) = VΣ^(-1)U^T。

综上所述,求逆矩阵的四种方法各有特点,应根据实际情况选择合适的方法进行求解。

初等变换法适合较小规模的矩阵,伴随矩阵法适用于计算代数余子式较容易的矩阵,LU 分解法适合较大规模的矩阵,而SVD 方法则适用于非方阵或奇异矩阵的情况。

求矩阵逆矩阵的常用方法

求矩阵逆矩阵的常用方法

求矩阵逆矩阵的常用方法求矩阵逆矩阵是线性代数中的一个重要问题。

在实际应用中,常常需要对矩阵进行逆矩阵的计算,以便进行某些后续操作。

以下是几种常见的求矩阵逆矩阵的方法:1. 伴随矩阵法:如果矩阵 A 可逆,则其伴随矩阵 A^(-1) 也是存在的。

实际上,A^(-1) = A^(-T),其中 A^(-T) 表示 A 的逆矩阵的转置矩阵。

伴随矩阵法简单易行,但是要求矩阵 A 必须可逆。

2. 初等行变换法:对于任意矩阵 A,可以通过初等行变换将其化为行简化梯矩阵的形式。

如果左边子块是单位矩阵 E,则矩阵 A 可逆,且其逆矩阵为 A^(-1) = (A^(-T))[E - (A^T)A]。

这里,(A^(-T))[E - (A^T)A] 表示将 A 的逆矩阵插入到单位矩阵 E 和 A 的伴随矩阵A 之间的矩阵。

初等行变换法适用于大多数矩阵,但是需要对矩阵进行多次行变换,因此计算效率较低。

3. 列主元消元法:对于矩阵 A,可以通过列主元消元法将其化为行阶梯形式。

如果矩阵 A 的行主元不为 0,则其逆矩阵为 A^(-1) = (A^(-T))[(A^T)A - EE^T]。

这里,EE^T 表示矩阵 A 的列主元部分,(A^(-T))[(A^T)A - EE^T] 表示将矩阵 A 的逆矩阵插入到行阶梯形式的矩阵 A 的列主元和主元部分之间的矩阵。

列主元消元法适用于矩阵 A 为非方阵的情况,但是要求矩阵 A 的行主元不为 0。

以上是几种常见的求矩阵逆矩阵的方法。

不同的矩阵可以通过不同的方法来求其逆矩阵,选择适合该矩阵的方法可以有效地提高计算效率。

此外,对于一些特殊的矩阵,可能存在更高效的算法。

逆矩阵的几种求法与解析(很全很经典)

逆矩阵的几种求法与解析(很全很经典)

逆矩阵的几种求法与解析矩阵是线性代数的主要内容矩阵是线性代数的主要内容,,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷..逆矩阵又是矩阵理论的很重要的内容矩阵又是矩阵理论的很重要的内容, , , 逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主要内容之一要内容之一..本文将给出几种求逆矩阵的方法本文将给出几种求逆矩阵的方法..1.利用定义求逆矩阵定义定义: : : 设设A 、B B 都是都是都是n n n 阶方阵阶方阵阶方阵, , , 如果存在如果存在如果存在n n n 阶方阵阶方阵阶方阵B B B 使得使得使得AB= BA = E, AB= BA = E, AB= BA = E, 则称则称则称A A 为可逆矩阵可逆矩阵, , , 而称而称而称B B 为A A 的逆矩阵的逆矩阵的逆矩阵..下面举例说明这种方法的应用下面举例说明这种方法的应用. .例1 求证求证: : : 如果方阵如果方阵如果方阵A A A 满足满足满足A k= 0, A k= 0, A k= 0, 那么那么那么EA EA EA是可逆矩阵是可逆矩阵是可逆矩阵, , , 且且(E-A E-A))1-= E + A + A 2+…+A 1-K证明 因为因为E E E 与与A A 可以交换可以交换可以交换, , , 所以所以所以(E- A )(E+A + A 2+…+ A 1-K )= E-A K ,因A K = 0 ,= 0 ,于是得于是得于是得(E-A)(E-A)((E+A+A 2+…+…+A +A 1-K )=E =E,,同理可得(同理可得(E + A + A E + A + A 2+…+A 1-K )(E-A)=E (E-A)=E,,因此因此E-A E-A E-A是可逆矩阵是可逆矩阵是可逆矩阵,,且(E-A)1-= E + A + A 2+…+A 1-K .同理可以证明同理可以证明(E+ A)(E+ A)(E+ A)也可逆也可逆也可逆,,且(E+ A)1-= E -A + A 2+…+(+…+(-1-1-1))1-K A 1-K .由此可知由此可知, , , 只要满足只要满足只要满足A A K =0=0,就可以利用此题求出一类矩阵,就可以利用此题求出一类矩阵,就可以利用此题求出一类矩阵E E ±A 的逆矩阵的逆矩阵. .例2 设 A =úúúúûùêêêêëé0000300000200010,求 E-A E-A的逆矩阵的逆矩阵的逆矩阵. .分析 由于由于由于A A 中有许多元素为零中有许多元素为零, , , 考虑考虑考虑A A K 是否为零矩阵是否为零矩阵, , , 若为零矩阵若为零矩阵若为零矩阵, , , 则可以则可以采用例采用例2 2 2 的方法求的方法求的方法求E-A E-A E-A的逆矩阵的逆矩阵的逆矩阵. .解 容易验证容易验证容易验证A 2=úúúúûùêêêêëé0000000060000200, A 3=úúúúûùêêêêëé0000000000006000, A 4=0 而 (E-A)(E+A+ A 2+ A 3)=E,)=E,所以所以所以(E-A)1-= E+A+ A 2+ A 3=úúúûùêêêëé1000310062106211.2.初等变换法求元素为具体数字的矩阵的逆矩阵,求元素为具体数字的矩阵的逆矩阵,常用初等变换法常用初等变换法常用初等变换法..如果如果A A 可逆,则A 可通过初等变换,化为单位矩阵等变换,化为单位矩阵I I ,即存在初等矩阵S P P P ,,21 使(1)s pp p 21A=I A=I,用,用,用A A 1-右乘上式两端,得:右乘上式两端,得: ((2)s p p p 21I= A 1- 比较(比较(11()(22)两式,可以看到当)两式,可以看到当A A 通过初等变换化为单位矩阵的同时,对单位矩阵矩阵I I 作同样的初等变换,就化为作同样的初等变换,就化为A A 的逆矩阵的逆矩阵A A 1-.用矩阵表示(用矩阵表示(A I A I A I))¾¾¾®¾初等行变换为(为(I A I A 1-),就是求逆矩阵的初等行变换法,它是实际应用中比较简单的一种方法它是实际应用中比较简单的一种方法..需要注意的是,在作初等变换时只允许作行初等变换等变换..同样,只用列初等变换也可以求逆矩阵同样,只用列初等变换也可以求逆矩阵. .例1 求矩阵求矩阵A A 的逆矩阵的逆矩阵..已知已知A=A=úúúûùêêêëé521310132.解 [A I]®úúúûùêêêëé100521010310001132®úúúûùêêêëé001132010310100521® úúúûùêêêëé--3/16/16/1100010310100521®úúúûùêêêëé-----3/16/16/110012/32/10103/46/136/1001故 A 1-=úúúûùêêêëé-----3/16/16/112/32/13/46/136/1. 在事先不知道在事先不知道n n 阶矩阵是否可逆的情况下,也可以直接用此方法阶矩阵是否可逆的情况下,也可以直接用此方法..如果在初等变换过程中发现左边的矩阵有一行元素全为0,则意味着则意味着A A 不可逆,因为此时表明A =0=0,,则A 1-不存在不存在. .例2 求A=úúúûùêêêëé987654321.解 [A E]=úúûùêêëé100987010654001321®úúûùêêëé------1071260014630001321® úúúûùêêêëé----121000014630001321. 由于左端矩阵中有一行元素全为由于左端矩阵中有一行元素全为00,于是它不可逆,因此,于是它不可逆,因此A A 不可逆不可逆. .3.伴随阵法定理 n n阶矩阵阶矩阵阶矩阵A=[a A=[a ij ]为可逆的充分必要条件是为可逆的充分必要条件是A A 非奇异非奇异..且A 1-=A 1úúúúûùêêêêëénn nnn n A A A A A A A A A ............ (212221212111)其中其中A A ij 是A 中元素中元素a a ij 的代数余子式的代数余子式. .矩阵úúúúûùêêêêëénn nn n n A A A A A A A A A (2122212)12111称为矩阵称为矩阵A A 的伴随矩阵,记作的伴随矩阵,记作A A 3,于是有,于是有A A 1-=A 1A 3.证明 必要性:设A 可逆,由A A 1-=I =I,,有1-AA =I ,则A 1-A =I ,所以A ¹0,即A 为非奇异为非奇异. .充分性:充分性: 设A 为非奇异,存在矩阵为非奇异,存在矩阵B=A 1úúúúûùêêêêëénn nnn n A A A A A A A A A (21222)1212111, 其中其中AB=úúúûùêêêëénn n n n n a a a a a aa a a ............... (2)12222111211´A 1úúúûùêêêëénn nnn n A A A A A A A A A ............... (212)221212111=A 1úúúúûùêêêêëéA A A A ...00.........0...00...0=úúúúûùêêêêëé1...00...1......0...100 (01)=I同理可证同理可证BA=I. BA=I.由此可知,若由此可知,若A A 可逆,则可逆,则A A 1-=A1A 3. 用此方法求逆矩阵,对于小型矩阵,特别是二阶方阵求逆既方便、快阵,又有规律可循规律可循..因为二阶可逆矩阵的伴随矩阵,因为二阶可逆矩阵的伴随矩阵,只需要将主对角线元素的位置互换,只需要将主对角线元素的位置互换,只需要将主对角线元素的位置互换,次对次对角线的元素变号即可角线的元素变号即可. .若可逆矩阵是三阶或三阶以上矩阵,在求逆矩阵的过程中,需要求9个或个或99个以上代数余子式,还要计算一个三阶或三阶以上行列式,工作量大且中途难免 出现符号及计算的差错出现符号及计算的差错..对于求出的逆矩阵是否正确,一般要通过AA 1-=I =I来检验来检验来检验..一旦发现错误,必须对每一计算逐一排查旦发现错误,必须对每一计算逐一排查. .4.分块矩阵求逆法4.1.准对角形矩阵的求逆命题 设设A 11、A 22都是非奇异矩阵,且都是非奇异矩阵,且A A 11为n 阶方阵,阶方阵,A A 22为m 阶方阵阶方阵úûùêëé22110A A úûùêëé--12211100AA 证明 因为A =22110A A =11A 22A ¹0, 0, 所以所以所以A A 可逆可逆. . 设A 1-=úûùêëéW ZY X,于是有úûùêëéW ZY X úûùêëé22110A A =úûùêëém nI I 00,其中其中 X A X A 11=I n , Y A 22=0=0,,Z A 11=0=0,,W A 22=I m .又因为又因为A A 11、A 22都可逆,用都可逆,用A A 111-、A 122-分别右乘上面左右两组等式得:分别右乘上面左右两组等式得:X= A 111-,Y=0Y=0,,Z=0Z=0,,W= A 122-故 A 21= úûùêëé--1221110A A把上述结论推广到每一个子块都是非奇异矩阵的准对角形状矩阵中去,即:121...-úúúúûùêêêêëék A A A =úúúúúûùêêêêêëé---11211...k A A A 4.2.准三角形矩阵求逆命题 设A 11、A 22都是非奇异矩阵,则有都是非奇异矩阵,则有1221211-úûùêëéA A A =úûùêëé-----122122121111110A A A A A证明 因为因为úûùêëé2212110A A A úûùêëé--I A A I 012111=úûùêëé22110A A两边求逆得两边求逆得1121110--úûùêëé-I A A I 12212110-úûùêëéA A A =úûùêëé--12211100A A 所以所以 1221211-úûùêëéA A A =úûùêëé--I A A I 012111úûùêëé--12211100A A=úûùêëé-----122122121111110A A A A A同理可证同理可证12221110-úûùêëéA A A =úûùêëé-----122122211111110A A A A A 此方法适用于大型且能化成对角子块阵或三角块阵的矩阵此方法适用于大型且能化成对角子块阵或三角块阵的矩阵. . . 是特殊方阵求逆的是特殊方阵求逆的一种方法,并且在求逆矩阵之前,首先要将已给定矩阵进行合理分块后方能使用.5.恒等变形法恒等变形法求逆矩阵的理论依据为逆矩阵的定义,此方法也常用与矩阵的理论推导上就是通过恒等变形把要求的值化简出来,题目中的逆矩阵可以不求,利用AA 1-=E =E,把题目中的逆矩阵化简掉。

(完整版)逆矩阵的几种求法与解析(很全很经典)

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逆矩阵的几种求法与解析矩阵是线性代数的主要内容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的内容, 逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主要内容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.1.利用定义求逆矩阵定义: 设A 、B 都是n 阶方阵, 如果存在n 阶方阵B 使得AB= BA = E, 则称A 为可逆矩阵, 而称B 为A 的逆矩阵.下面举例说明这种方法的应用.例1 求证: 如果方阵A 满足A k= 0, 那么EA 是可逆矩阵, 且(E-A )1-= E + A + A 2+…+A 1-K证明 因为E 与A 可以交换, 所以(E- A )(E+A + A 2+…+ A 1-K )= E-A K ,因A K = 0 ,于是得(E-A)(E+A+A 2+…+A 1-K )=E , 同理可得(E + A + A 2+…+A 1-K )(E-A)=E ,因此E-A 是可逆矩阵,且(E-A)1-= E + A + A 2+…+A 1-K .同理可以证明(E+ A)也可逆,且(E+ A)1-= E -A + A 2+…+(-1)1-K A 1-K .由此可知, 只要满足A K =0,就可以利用此题求出一类矩阵E ±A 的逆矩阵.例2 设 A =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡0000300000200010,求 E-A 的逆矩阵.分析 由于A 中有许多元素为零, 考虑A K 是否为零矩阵, 若为零矩阵, 则可以采用例2 的方法求E-A 的逆矩阵.解 容易验证A 2=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡0000000060000200, A 3=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡0000000000006000, A 4=0而 (E-A)(E+A+ A 2+ A 3)=E,所以(E-A)1-= E+A+ A 2+ A 3=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1000310062106211.2.初等变换法求元素为具体数字的矩阵的逆矩阵,常用初等变换法.如果A 可逆,则A 可通过初等变换,化为单位矩阵I ,即存在初等矩阵S P P P ,,21 使(1)s p p p 21A=I ,用A 1-右乘上式两端,得:(2) s p p p 21I= A 1-比较(1)(2)两式,可以看到当A 通过初等变换化为单位矩阵的同时,对单位矩阵I 作同样的初等变换,就化为A 的逆矩阵A 1-.用矩阵表示(A I )−−−→−初等行变换为(I A 1-),就是求逆矩阵的初等行变换法,它是实际应用中比较简单的一种方法.需要注意的是,在作初等变换时只允许作行初等变换.同样,只用列初等变换也可以求逆矩阵.例1 求矩阵A 的逆矩阵.已知A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡521310132.解 [A I]→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100521010310001132→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡001132010310100521→ ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--3/16/16/1100010310100521→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----3/16/16/110012/32/10103/46/136/1001故 A 1-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----3/16/16/112/32/13/46/136/1. 在事先不知道n 阶矩阵是否可逆的情况下,也可以直接用此方法.如果在初等变换过程中发现左边的矩阵有一行元素全为0,则意味着A 不可逆,因为此时表明A =0,则A 1-不存在.例2 求A=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡987654321.解 [A E]=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100987010654001321→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------1071260014630001321→ ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----121000014630001321. 由于左端矩阵中有一行元素全为0,于是它不可逆,因此A 不可逆.3.伴随阵法定理 n 阶矩阵A=[a ij ]为可逆的充分必要条件是A 非奇异.且A 1-=A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A A A A A (212221212111)其中A ij 是A 中元素a ij 的代数余子式.矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nn n n A A A A A AA A A (2122212)12111称为矩阵A 的伴随矩阵,记作A 3,于是有A 1-=A 1A 3.证明 必要性:设A 可逆,由A A 1-=I ,有1-AA =I ,则A 1-A =I ,所以A ≠0,即A 为非奇异.充分性: 设A 为非奇异,存在矩阵B=A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A A A A A .....................212221212111, 其中AB=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn n n n n a a a a a a a a a (2)12222111211⨯A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nn n n A A A A A A A A A ............... (2122212)12111=A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡A A A A ............0...00...0=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1 (00)...1......0...100...01=I同理可证BA=I.由此可知,若A 可逆,则A 1-=A1A 3. 用此方法求逆矩阵,对于小型矩阵,特别是二阶方阵求逆既方便、快阵,又有规律可循.因为二阶可逆矩阵的伴随矩阵,只需要将主对角线元素的位置互换,次对角线的元素变号即可.若可逆矩阵是三阶或三阶以上矩阵,在求逆矩阵的过程中,需要求9个或9个以上代数余子式,还要计算一个三阶或三阶以上行列式,工作量大且中途难免 出现符号及计算的差错.对于求出的逆矩阵是否正确,一般要通过AA 1-=I 来检验.一旦发现错误,必须对每一计算逐一排查.4.分块矩阵求逆法4.1.准对角形矩阵的求逆命题 设A 11、A 22都是非奇异矩阵,且A 11为n 阶方阵,A 22为m 阶方阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡221100A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 证明 因为A =221100A A =11A 22A ≠0, 所以A 可逆.设A 1-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡W ZY X,于是有⎥⎦⎤⎢⎣⎡W Z Y X⎥⎦⎤⎢⎣⎡221100A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡m nI I 00,其中 X A 11=I n , Y A 22=0,Z A 11=0,W A 22=I m .又因为A 11、A 22都可逆,用A 111-、A 122-分别右乘上面左右两组等式得:X= A 111-,Y=0,Z=0,W= A 122-故 A 21= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 把上述结论推广到每一个子块都是非奇异矩阵的准对角形状矩阵中去,即:121...-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡k A A A =⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---11211...k A A A 4.2.准三角形矩阵求逆命题 设A 11、A 22都是非奇异矩阵,则有12212110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122121111110A A A A A证明 因为⎥⎦⎤⎢⎣⎡2212110A A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--I A A I 012111=⎥⎦⎤⎢⎣⎡22110A A 两边求逆得1121110--⎥⎦⎤⎢⎣⎡-I A A I 12212110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 所以 1221211-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡--I A A I 012111⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122121111110A A A A A同理可证12221110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122211111110A A A A A 此方法适用于大型且能化成对角子块阵或三角块阵的矩阵. 是特殊方阵求逆的一种方法,并且在求逆矩阵之前,首先要将已给定矩阵进行合理分块后方能使用.5.恒等变形法恒等变形法求逆矩阵的理论依据为逆矩阵的定义,此方法也常用与矩阵的理论推导上.就是通过恒等变形把要求的值化简出来,题目中的逆矩阵可以不求,利用AA 1-=E ,把题目中的逆矩阵化简掉。

求矩阵的逆矩阵的方法

求矩阵的逆矩阵的方法

求矩阵的逆矩阵的方法矩阵的逆矩阵是线性代数中的重要概念,它在解线性方程组、计算行列式和求解线性变换等问题中具有重要的应用价值。

在实际问题中,我们经常需要求解矩阵的逆矩阵,因此掌握求解逆矩阵的方法对于深入理解线性代数具有重要意义。

本文将介绍几种常用的求解矩阵逆的方法,希望能够帮助读者更好地理解和掌握这一重要概念。

方法一,代数余子式法。

对于一个n阶矩阵A,如果它的行列式|A|不等于0,则矩阵A是可逆的,即存在逆矩阵A^(-1)。

我们可以通过代数余子式的方法来求解矩阵的逆矩阵。

首先,我们需要计算矩阵A的伴随矩阵adj(A),然后利用公式A^(-1) = adj(A)/|A|来求解逆矩阵。

这种方法在理论上是可行的,但在实际计算中可能会比较复杂,尤其是对于高阶矩阵来说,计算量会非常大。

方法二,初等变换法。

初等变换法是一种比较直观和简单的方法,它通过一系列的初等行变换将原矩阵变换为单位矩阵,然后将单位矩阵通过相同的初等行变换变换为逆矩阵。

这种方法在实际计算中比较方便,并且适用于各种情况,但是需要进行大量的计算,对于高阶矩阵来说,计算量也会比较大。

方法三,矩阵分块法。

矩阵分块法是一种比较灵活和高效的方法,它将原矩阵分解为若干个子矩阵,然后通过一定的变换将原矩阵变换为单位矩阵,再将单位矩阵变换为逆矩阵。

这种方法在理论上和实际计算中都比较方便,尤其适用于特殊结构的矩阵,如对称矩阵、三对角矩阵等。

但是对于一般的矩阵来说,可能会比较繁琐。

方法四,Gauss-Jordan消元法。

Gauss-Jordan消元法是一种经典的求解逆矩阵的方法,它通过一系列的行变换将原矩阵变换为单位矩阵,然后将单位矩阵变换为逆矩阵。

这种方法在实际计算中比较高效和方便,尤其适用于计算机程序实现。

但是对于特殊结构的矩阵,可能会存在一些特殊情况需要处理。

综上所述,求解矩阵的逆矩阵有多种方法,每种方法都有其适用的场景和特点。

在实际问题中,我们可以根据具体的情况选择合适的方法来求解逆矩阵,以达到高效、准确地计算的目的。

逆矩阵的几种求法与解析 很全很经典

逆矩阵的几种求法与解析 很全很经典
-1
-1
0 ù A22 ú û
两边求逆得
é I - A11-1 A12 ù é A11 ê ú ê I ë0 û ë0
A12 ù é A11-1 =ê A22 ú û ë 0 0 ù ú A22 -1 û 0 ù ú A22 -1 û
所以
é A11 ê0 ë
A12 ù é I - A11-1 A12 ù é A11-1 =ê úê A22 ú I û ë0 ûë 0 é A11 -1 =ê ë 0
其中A ij 是 A 中元素a ij 的代数余子式.
A21 A22 ... A2 n
... An1 ù ú ... An 2 ú ... ... ú ú ... Ann û
é A11 ê A 矩阵 ê 12 ê ... ê ë A1n
证明
A21 A22 ... A2 n
... An1 ù ú ... An 2 ú 1 称为矩阵A的伴随矩阵,记作A 3 ,于是有A -1 = A3. A ... ... ú ú ... Ann û
6.利用线性方程组求逆矩阵
若n阶矩阵A可逆,则A A -1 =E,于是A -1 的第i列是线性方程组AX=E的解, i=1,2,…,n,E是第i个分量是I的单位向量.因此,我们可以去解线性方程组AX=B, 其中B=(b 1 ,b 2 ,…,b n ) T , 然后把所求的解的公式中的b 1 ,b 2 ,…,b n 分别用 E 1 =(1,0,0,…,0), E 2 =(0,1,0,…,0), ……,
0 ù é 1 0 ... 0 ù ú 0 ú ê 0 1 ... 0 ú ú =I =ê ... ú ê... ... 1 ...ú ú ê ú A û ë 0 0 ... 1 û
同理可证BA=I. 由此可知,若A可逆,则A -1 =

求具体矩阵的逆矩阵(方法集锦)

求具体矩阵的逆矩阵(方法集锦)


/jp2005/26/bjjc/xj/zsyd2-55.htm[2015/3/18 22:27:11]
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其中

而 ,
从而 例2 已知
解 由题设条件得
例3 设4阶矩阵
,且
,试求 .
且矩阵 满足关系式
,试将所给关系式化简,并求出矩阵 .
解 由所给的矩阵关系式得到
,其中 得
,又 ,
,可求得
例6 设
,其中

),则
____.
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应填:

分析 法1.
,其中
从而
.又
法2. 用初等变换法求逆矩阵.
=

.

,代入即得 的逆矩阵.

,而
,于是
=
例5 已知
,试求 和 .
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分析 因为
,所以求 的关键是求
.又由

后即可得到 .
解对
两边取行列式得
,于是
,可见求得


,故
又因为 故由
注2 对分块矩阵
不能按上述规律求伴随矩阵.
方法2初等变换法:

求矩阵的逆矩阵的方法

求矩阵的逆矩阵的方法

求矩阵的逆矩阵的方法
矩阵的逆矩阵是一种特殊的矩阵,与原矩阵相乘得到单位矩阵。

如果一个矩阵没有逆矩阵,则称该矩阵为“奇异矩阵”。

为了求一个矩阵的逆矩阵,需要满足两个条件:
1.该矩阵是可逆矩阵(即没有行或列的线性相关)。

2.该矩阵是方阵(行数和列数相同)。

以下是求解矩阵的逆矩阵的方法:
1. 高斯-约旦消元法
使用高斯-约旦消元法可将一个矩阵转化为行阶梯矩阵(或最简模型矩阵)。

将该矩阵与一个单位矩阵进行行变换,直到原始矩阵变为单位矩阵。

此时右侧的矩阵即为原始矩阵的逆矩阵。

2. 列主元消元法
使用列主元消元法可将一个矩阵转化为一个特殊的矩阵,即一个下三角矩阵与一个上三角矩阵的乘积。

利用这个分解,可以很容易地计算出逆矩阵。

3. 矩阵伴随法
使用伴随矩阵法可以计算出一个矩阵的逆矩阵。

该方法将原始矩阵转置为其伴随矩阵,再将其除以原始矩阵的行列式即得到逆矩阵。

总之,求解一个矩阵的逆矩阵需要使用一些数学方法和技巧。


些方法的选择取决于矩阵的特性,以及求解逆矩阵的具体要求和目的。

矩阵的逆的求法

矩阵的逆的求法

矩阵的逆的求法
矩阵的逆的求法主要有以下几种方法:
1.利用定义求逆矩阵:如果矩阵A是可逆的,那么存在一个矩阵B,使得
AB=BA=E,其中E为单位矩阵。

利用这个定义,可以通过特定的算法计算出矩阵A的逆矩阵B。

2.初等变换法:对于元素为具体数字的矩阵,可以利用初等行变换化为单位
矩阵的方法来求逆矩阵。

如果A可逆,则A可通过初等行变换化为单位矩阵I,即存在初等矩阵使(1)式成立。

同时,用右乘上式两端,得到(2)式。

比较(1)、(2)两式,可以看到当A通过初等行变换化为单位处阵的同时,对单位矩阵I作同样的初等行变换,就化为A的逆矩阵。

这种方法在实际应用中比较简单。

3.伴随阵法:如果A是n阶可逆矩阵,那么A的伴随矩阵A也是可逆的,且
(A)-1=A*/|A|。

利用这个公式可以方便地计算出A的逆矩阵。

4.恒等变形法:利用恒等式的变形规律来求逆矩阵。

例如,利用行列式的性
质和展开定理,可以计算出矩阵的行列式值,从而得到逆矩阵。

需要注意的是,不同的方法适用于不同类型的矩阵和问题,因此在选择方法时应根据具体情况进行选择。

同时,在实际应用中还需注意计算的精度和稳定性等问题。

总结材料求矩阵的逆矩阵的方法

总结材料求矩阵的逆矩阵的方法

总结求矩阵的逆矩阵的方法课程名称:专业班级:成员组成:联系方式:摘要:矩阵是线性代数的主要容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的容, 逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主要容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.关键词:矩阵逆矩阵方法Method of finding inverse matrixAbstract:Matrix in linear algebra is the main content,many prictical problems with the matrix theory is simple and fast. The inverse matrix andmatrix theory the important content, the solution of inverse matrix nature has become one of the main research contents of linear algebra. The paper will give some method of finding inverse matrix.Key words:Matrix inversematrix method正文:1.引言:矩阵是线性代数的主要容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的容, 逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主要容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.2.求矩阵的逆矩阵的方法总结:2.1矩阵的基本概念矩阵,是由个数组成的一个行列的矩形表格,通常用大写字母表示,组成矩阵的每一个数,均称为矩阵的元素,通常用小写字母其元素表示,其中下标都是正整数,他们表示该元素在矩阵中的位置。

比如,或表示一个矩阵,下标表示元素位于该矩阵的第行、第列。

元素全为零的矩阵称为零矩阵。

特别地,一个矩阵,也称为一个维列向量;而一个矩阵,也称为一个维行向量。

矩阵求逆的几种方法总结(C++)

矩阵求逆的几种方法总结(C++)

矩阵求逆的⼏种⽅法总结(C++)矩阵求逆运算有多种算法:1. 伴随矩阵的思想,分别算出其伴随矩阵和⾏列式,再算出逆矩阵;2. LU分解法(若选主元即为LUP分解法: Ax = b ==> PAx = Pb ==>LUx = Pb ==> Ly = Pb ==> Ux = y,每步重新选主元),它有两种不同的实现;A-1=(LU)-1=U-1L-1,将A分解为LU后,对L和U分别求逆,再相乘;通过解线程⽅程组Ax=b的⽅式求逆矩阵。

b分别取单位阵的各个列向量,所得到的解向量x就是逆矩阵的各个列向量,拼成逆矩阵即可。

下⾯是这两种⽅法的c++代码实现,所有代码均利⽤常规数据集验证过。

⽂内程序旨在实现求逆运算核⼼思想,某些异常检测的功能就未实现(如矩阵维数检测、矩阵奇异等)。

注意:⽂中A阵均为⽅阵。

伴随矩阵法C++程序:1 #include <iostream>2 #include <ctime> //⽤于产⽣随机数据的种⼦34#define N 3 //测试矩阵维数定义56//按第⼀⾏展开计算|A|7double getA(double arcs[N][N],int n)8 {9if(n==1)10 {11return arcs[0][0];12 }13double ans = 0;14double temp[N][N]={0.0};15int i,j,k;16for(i=0;i<n;i++)17 {18for(j=0;j<n-1;j++)19 {20for(k=0;k<n-1;k++)21 {22 temp[j][k] = arcs[j+1][(k>=i)?k+1:k];2324 }25 }26double t = getA(temp,n-1);27if(i%2==0)28 {29 ans += arcs[0][i]*t;30 }31else32 {33 ans -= arcs[0][i]*t;34 }35 }36return ans;37 }3839//计算每⼀⾏每⼀列的每个元素所对应的余⼦式,组成A*40void getAStart(double arcs[N][N],int n,double ans[N][N])41 {42if(n==1)43 {44 ans[0][0] = 1;45return;46 }47int i,j,k,t;48double temp[N][N];49for(i=0;i<n;i++)50 {51for(j=0;j<n;j++)52 {53for(k=0;k<n-1;k++)54 {55for(t=0;t<n-1;t++)56 {57 temp[k][t] = arcs[k>=i?k+1:k][t>=j?t+1:t];58 }59 }606162 ans[j][i] = getA(temp,n-1); //此处顺便进⾏了转置63if((i+j)%2 == 1)64 {65 ans[j][i] = - ans[j][i];66 }67 }68 }69 }7071//得到给定矩阵src的逆矩阵保存到des中。

逆矩阵的几种求法与解析(很全很经典)

逆矩阵的几种求法与解析(很全很经典)

逆矩阵的几种求法与解析矩阵是线性代数的主要内容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的内容, 逆矩阵的求法自然也就成为线性代数研究的主要内容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.1.利用定义求逆矩阵定义: 设A 、B 都是n 阶方阵, 如果存在n 阶方阵B 使得AB= BA = E, 则称A 为可逆矩阵, 而称B 为A 的逆矩阵.下面举例说明这种方法的应用.例1 求证: 如果方阵A 满足A k= 0, 那么EA 是可逆矩阵, 且(E-A )= E + A + A +…+A 1-21-K 证明 因为E 与A 可以交换, 所以(E- A )(E+A + A +…+ A )= E-A ,21-K K 因A = 0 ,于是得 K (E-A)(E+A+A +…+A )=E ,21-K 同理可得(E + A + A +…+A )(E-A)=E ,21-K 因此E-A 是可逆矩阵,且(E-A)= E + A + A +…+A .1-21-K 同理可以证明(E+ A)也可逆,且(E+ A)= E -A + A +…+(-1)A .1-21-K 1-K 由此可知, 只要满足A =0,就可以利用此题求出一类矩阵E A 的逆矩阵.K ±例2 设 A =,求 E-A 的逆矩阵.⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡00300000200010分析 由于A 中有许多元素为零, 考虑A 是否为零矩阵, 若为零矩阵, 则可以K 采用例2 的方法求E-A 的逆矩阵.解 容易验证A =, A =, A =02⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡00000000600002003⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡0000000000006004而 (E-A)(E+A+ A + A )=E,所以23(E-A)= E+A+ A + A =.1-23⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡10003100621062112.初等变换法求元素为具体数字的矩阵的逆矩阵,常用初等变换法.如果A 可逆,则A 可通过初等变换,化为单位矩阵I ,即存在初等矩阵使S P P P ,,21 (1)A=I ,用A 右乘上式两端,得:s p p p 211- (2) I= A s p p p 211-比较(1)(2)两式,可以看到当A 通过初等变换化为单位矩阵的同时,对单位矩阵I 作同样的初等变换,就化为A 的逆矩阵A .1-用矩阵表示(A I )为(I A ),就是求逆矩阵的初等行变换法,−−−→−初等行变换1-它是实际应用中比较简单的一种方法.需要注意的是,在作初等变换时只允许作行初等变换.同样,只用列初等变换也可以求逆矩阵.例1 求矩阵A 的逆矩阵.已知A=.⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡521310132解 [A I]→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100521010310001132→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡001132010310100521 →⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--3/16/16/1100010310100521→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----3/16/16/110012/32/10103/46/136/1001故 A =.1-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----3/16/16/112/32/13/46/136/1在事先不知道n 阶矩阵是否可逆的情况下,也可以直接用此方法.如果在初等变换过程中发现左边的矩阵有一行元素全为0,则意味着A 不可逆,因为此时表明=0,则A 不存在.A 1-例2 求A=.⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡987654321解 [A E]=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡100987010654001321→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------1071260014630001321 .→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----121000014630001321由于左端矩阵中有一行元素全为0,于是它不可逆,因此A 不可逆.3.伴随阵法定理 n 阶矩阵A=[a ]为可逆的充分必要条件是A 非奇异.且ij A =1-A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A A A A A .....................212221212111其中A 是中元素a 的代数余子式.ij A ij 矩阵称为矩阵A 的伴随矩阵,记作A ,于是有A = A .⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A AA A A (2122212)1211131-A 13证明 必要性:设A 可逆,由A A =I ,有=,则=,所以1-1-AA I A 1-A I A0,即A 为非奇异.≠充分性: 设A 为非奇异,存在矩阵B=,A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A A A A A .....................212221212111其中AB=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn n n n n a a a a a a a a a (2)12222111211⨯A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡nn nnn n A A A A A A A A A ............... (2122212)12111===I A 1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡A AA A ...00.........0...00...0⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡1...00...1......0...100...01同理可证BA=I.由此可知,若A 可逆,则A =A .1-A13用此方法求逆矩阵,对于小型矩阵,特别是二阶方阵求逆既方便、快阵,又有规律可循.因为二阶可逆矩阵的伴随矩阵,只需要将主对角线元素的位置互换,次对角线的元素变号即可.若可逆矩阵是三阶或三阶以上矩阵,在求逆矩阵的过程中,需要求9个或9个以上代数余子式,还要计算一个三阶或三阶以上行列式,工作量大且中途难免出现符号及计算的差错.对于求出的逆矩阵是否正确,一般要通过AA =I 来检验.一1-旦发现错误,必须对每一计算逐一排查.4.分块矩阵求逆法4.1.准对角形矩阵的求逆命题 设A 、A 都是非奇异矩阵,且A 为n 阶方阵,A 为m 阶方阵11221122 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡221100A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 证明 因为==0, 所以A 可逆.A 22110A A 11A 22A ≠设A =,于是有=,1-⎥⎦⎤⎢⎣⎡WZYX⎥⎦⎤⎢⎣⎡W Z Y X ⎥⎦⎤⎢⎣⎡221100A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡m nI I 00其中 X A =I , Y A =0,Z A =0,W A =I .又因为A 、A 都可逆,用11n 221122m 1122A 、A 分别右乘上面左右两组等式得:111-122-X= A ,Y=0,Z=0,W= A 111-122-故 A = 21⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 把上述结论推广到每一个子块都是非奇异矩阵的准对角形状矩阵中去,即:=121...-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡k A A A ⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡---11211...k A A A 4.2.准三角形矩阵求逆命题 设A 、A 都是非奇异矩阵,则有1122=12212110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122121111110A A A A A 证明 因为=⎥⎦⎤⎢⎣⎡2212110A A A⎥⎦⎤⎢⎣⎡--I A A I 012111⎥⎦⎤⎢⎣⎡22110A A 两边求逆得=1121110--⎥⎦⎤⎢⎣⎡-I A A I 12212110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A 所以 =1221211-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--I A A I 012111⎥⎦⎤⎢⎣⎡--12211100A A =⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122121111110A A A A A 同理可证=12221110-⎥⎦⎤⎢⎣⎡A A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-----122122211111110A A A A A 此方法适用于大型且能化成对角子块阵或三角块阵的矩阵. 是特殊方阵求逆的一种方法,并且在求逆矩阵之前,首先要将已给定矩阵进行合理分块后方能使用.5.恒等变形法恒等变形法求逆矩阵的理论依据为逆矩阵的定义,此方法也常用与矩阵的理论推导上.就是通过恒等变形把要求的值化简出来,题目中的逆矩阵可以不求,利用AA =E ,把题目中的逆矩阵化简掉。

求逆矩阵的三种方法

求逆矩阵的三种方法

求逆矩阵的三种方法求逆矩阵是线性代数中的一个重要问题,对于给定的一个方阵A,求解出一个方阵B,使得A与B的乘积为单位矩阵,即A乘以B等于单位矩阵。

本文将介绍三种常见的求逆矩阵的方法:伴随矩阵法、初等变换法和高斯-约当消元法。

一、伴随矩阵法:伴随矩阵法是求解逆矩阵最常用的方法之一、给定一个n阶方阵A,首先计算出其伴随矩阵Adj(A),然后用其行列式D,A,除以A的行列式,A,得到矩阵的逆矩阵A^(-1)。

具体步骤如下:步骤1:计算A的行列式,A。

步骤2:对A的每个元素a(ij),计算其代数余子式A(ij)。

A(ij)是将A的第i行和第j列删除后得到的矩阵的行列式。

步骤3:根据代数余子式A(ij)计算伴随矩阵Adj(A)。

Adj(A)的第i行第j列的元素等于A(ij)乘以(-1)^(i+j)。

步骤4:计算逆矩阵A^(-1) = Adj(A)/,A。

伴随矩阵法求逆矩阵的优点是简单易懂,但是对于大型矩阵来说,计算量较大。

二、初等变换法:初等变换法是通过一系列矩阵的变换,将原矩阵变换为单位矩阵的同时,将单位矩阵进行相同变换,最终得到的矩阵就是原矩阵的逆矩阵。

具体步骤如下:步骤1:将原矩阵A和单位矩阵I进行横向拼接,得到一个n阶矩阵[A,I]。

步骤2:通过一系列的初等行变换,将矩阵[A,I]变换为一个左边是单位矩阵的矩阵[E,B]。

此时,原矩阵A的逆矩阵就是右边的矩阵B。

步骤3:将右边的矩阵B拆分出来,即得到A的逆矩阵A^(-1)=B。

初等变换法求逆矩阵的优点是可以直观地通过初等行变换的方式来求解,但是对于一些特殊矩阵而言,可能需要执行大量的行变换操作。

三、高斯-约当消元法:高斯-约当消元法是通过消元的方式,将原矩阵A变换为一个上三角矩阵的同时,将单位矩阵进行相同变换,最终得到的矩阵就是原矩阵的逆矩阵。

具体步骤如下:步骤1:将原矩阵A和单位矩阵I进行横向拼接,得到一个n阶矩阵[A,I]。

步骤2:通过高斯-约当消元的方式,将矩阵[A,I]转化为一个上三角矩阵[U,C]。

总结求逆矩阵方法

总结求逆矩阵方法

3、逆矩阵的求法1.1一般矩阵的逆矩阵的求法 3.1.1用定义去求逆矩阵定义3.1.1 设A 是一个n 阶矩阵,如果存在n 阶矩阵B ,使A B =B A =E ,则称A 为可逆矩阵,并称B 是A 的可逆矩阵。

例3.1 已知n 阶矩阵A 满足0322=-+E A A 。

证明A +4E 可逆并求出()14-+E A . 证明:把0322=-+E A A 变形为(A +4E )(E A 2-)=-5E ,可得(A +4E )(E A 5251+-)=E ,所以存在一个矩阵B =E A 5251+-,B 使(A +4E )B =E 。

由定义得A +4E 可逆,且B ()14-+E A =B =E A 5251+-.3.1.2 用伴随矩阵去求逆矩阵定理3.1.1 n 阶矩阵A =(ij a )为可逆的充要条件是A 非奇异。

且1-A =A 1112111222212n n n nnn A A A A A A A A A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦,其中ij A 是A 中元素ij a 的代数余子式。

矩阵112111222212n n nnnn A A A A A A A A A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦称为矩阵A 的伴随矩阵,记作*A ,于是有1-A =A 1 *A . 例3.2 判断矩阵A =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡343122321,A是否可逆?若可逆,求 1-A . 解: 因为A =2≠0,所以A 可逆。

又11A =2,12A =-3,13A =2, 21A =6,22A =-6,23A =2, 31A =-4,32A =5,33A =-2.所以1-A =A 1*A =21⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----222563462=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----11125323231. 3.1.3 用初等变换去求逆矩阵如果A 可逆,则A 可通过初等行变换化为单位矩阵E ,即存在相应的初等矩阵1E 、2E …s E 使s E …2E 1E A =E (1),用1-A 又乘上式两端,得s E …2E 1E E=1-A (2),比较(1)、(2)两式,可知当A 通过行初等变换化为E 的同时,对单位矩阵E 作同样的初等行变换,就化为A 的逆矩阵1-A .同样,只要用列的初等变换也可以求逆矩阵。

求逆矩阵的方法总结

求逆矩阵的方法总结

求逆矩阵的方法总结
求逆矩阵是线性代数中常用的一种技术,可以帮助我们快速求解线性方程组,并解决很多实际问题。

下面我们就来总结一下求逆矩阵的方法。

首先,我们要判断矩阵是否可逆,也就是看它是否可秩为n(n为矩阵的阶数)。

只有当矩阵可秩为n时,才能求出它
的逆矩阵。

其次,我们要用行列式法求解矩阵的逆矩阵。

即求出矩阵的行列式,如果行列式的值不为
0,则此矩阵可逆,我们就可以继续求解其逆矩阵。

行列
式的值为0时,表示此矩阵不可逆,此时无法求解矩阵的逆矩阵。

接下来,我们要用逐元分解法求解矩阵的逆矩阵。

将矩阵A分解为n个方程,其中每一个方程由矩阵A的某一列(列
向量)和某一列(行向量)组成。

把n个方程分别转换成n个线性方程组,求解出n个未知数,将这些未知数按行组成新的矩阵,此矩阵即为矩阵A的逆矩阵。

最后,我们还要使用矩阵的乘法法求解矩阵的逆矩阵。

即用矩阵A乘以它的逆矩阵,得到单位矩阵。

根据乘法的性质,如果A乘以B得到单位矩阵,则B就是A的逆矩阵。

以上就是求逆矩阵的方法总结。

求逆矩阵是一种常用的技术,它可以帮助我们快速求解线性方程组,解决实际问题。

不过,在求逆矩阵的时候,我们要注意矩阵的可逆性,因为只有可逆矩阵才能求出逆矩阵。

此外,还要注意矩阵的计算过程,确保结果的准确性。

总结求矩阵的逆矩阵方法

总结求矩阵的逆矩阵方法

华北水利水电学院总结求矩阵的逆矩阵方法课程名称:线性代数专业班级:成员组成:联系方式:浅析求矩阵的逆矩阵方法摘要:矩阵理论在《线性代数》课程中有着重要的地位,矩阵和数相仿可以运算,特别是乘法和数一样有逆运算,其定义为:对于 n 阶方阵 A,如果存在 n 个阶段 B 使得 AB=BA=E,则 n 个阶方阵 A 为可逆的,B 为 A 的逆矩阵。

下面对求逆矩阵方法进行全面论述,并做一步探讨。

关键字 矩阵 逆矩阵 可逆1矩阵求逆常见的几种方法 1.1 用伴随矩阵法求逆矩定理1.1.1:n 阶矩阵)(ij a A =可逆的充要条件0≠A ,而且当)2(≥n 阶矩阵A 有逆矩阵,*-=A AA11,其中*A 伴随矩阵。

例1 矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=412112013A 是否可逆?若可逆,求1-A 解:A A ∴≠=05可逆又511=A ,421=A ,3131=A ,1012=A ,1222=A ,332-=A ,013=A ,123=A ,133=A∴*-=A AA11例 2 设⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=543022001A ,*A 是A 的伴随矩阵,求()1-*A解:1-*=A A A ,又()kB kB 11--=,所以()()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡====---*5430220011011011111A A A AA A且有规律可循。

对于三阶以上方阵用该方法逆矩阵,不仅计算量大且易出错,一般不用此种方法。

对求出逆矩阵正确与否,一般用E AA A A ==--11来检验是否正确。

1.2 用初等变换法求逆矩阵定理 1.2.1 如果n 阶方阵A 可逆,则存在有限个初等矩阵,l P P P 21,使得l P P P A 21=。

如果A 可逆,则1-A 也可逆,由上述定理, 存在初等矩阵l Q Q Q ,,,21 使得l Q Q Q A 211=-那么A A AAE 11--==即A Q Q Q E l 21= E Q Q Q Al 211=-于是我们得到一个求逆矩阵的方法如下:如果n 阶方阵A 可逆,作一个n n 2⨯的矩阵E A ,然后对此矩阵施以初等行换,使A 化为单位矩阵E 同时化为1-A ,即:E A 1-−−−→−A E 初等行变换例1 用初等行变换求矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=521310132A 的逆矩阵解:=E A →⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡001010100132310521100010001521310132→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---→⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--201010100910310521211010100600310521⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----→⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--→316161100123210103461361001316161100010310100521 故⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=-3161611232134613611A 同理,如果n 阶矩阵A 可逆,作一个n n ⨯2的矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡E A ,然后此矩阵施以初等变换,使矩阵A 化为单位阵E ,则同时E 化为1-A ,即⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−→−⎥⎦⎤⎢⎣⎡-1A E E A 初等列变换。

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因AK= 0 ,于是得
(E-A)(E+A+A2+-+AK 1)=E,
同理可得(E+A+A2+-+AK 1)(E-A)=E,
因此E-A是可逆矩阵,且
2.1
矩阵的基本概念
矩阵,是由“w个数组成的一个比 行列的矩形表格,通常用大写字母
…表示,组成矩阵的每一个数,均称为矩阵的元素,通常用小写字母其 元素"-表示,其中下标都是正整数,他们表示该元素在矩
「% 先…叮
乂_如如…%
■■■ ■ ■ ■ BI■B
阵中的位置。比如,」或表示一个^匸 矩阵,
下标'表示元素' 位于该矩阵的第;行、第」列。元素全为零的矩阵称为零
the solution of inverse matrix nature has become one of the main research contents of lin ear algebra. The paper will give
some method of finding inv erse matrix.
从左上角到右下角的连线,称为主对角线;而从左下角到右上角的连线称为付对 角线。若一个H阶方阵的主对角线上的元素都是],而其余元素都是零,则称
0
C1
0
0r
[%
A=

血…
0
B~
0

血…
■ •

%…
旦一於卞二存
0

角线上
方的元素都是零,
(下)

则称为下(上)三角矩阵,例如,
阶上三角矩阵。今后我们用表示数域B上的巳矩阵构成
Abstract:
Matrix in linear algebra is the main content,many prictical problems with the matrix theory is simple and fast. The inverse matrix andmatrix theory the importantcontent,
Key words:
Matrixinv ersematrixmethod
正文:
1 .引言:矩阵是线性代数的主要内容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又 快捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的内容,逆矩阵的求法自然也就成为线性代 数研究的主要内容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.
2.求矩阵的逆矩阵的方法总结:
的集合,用‘二厂」表示数域m上的"阶方阵构成的集合。
2.2求逆矩阵的方法:
1.利用定义求逆矩阵
定义:设A、B都是n阶方阵,如果存在n阶方阵B使得AB= BA=E,贝U称
A为可逆矩阵,而称B为A的逆矩阵.下面举例说明这种方法的应用.
例1求证:如果方阵A满足A k=0,那么EA是可逆矩阵,且
证明因为E与A可以交换,所以
总结求矩阵的逆矩阵的方法



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联系方式:摘要:矩阵是线性代数的主要内容,很多实际问题用矩阵的思想去解既简单又快 捷.逆矩阵又是矩阵理论的很重要的内容,逆矩阵的求法自然也就成为线性代数 研究的主要内容之一.本文将给出几种求逆矩阵的方法.
关键词:矩阵逆矩阵方法
Method of findinginv ersematrix
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