矩阵运算法则

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线性代数矩阵运算法则

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线性代数矩阵运算法则

线性代数是数学的一个重要分支,它研究的是向量空间和线性映射。在线性代数中,矩阵是一种非常重要的数学工具,它可以用来表示线性变换和解线性方程组。矩阵运算是线性代数中的重要内容,它包括矩阵的加法、减法、数乘、矩阵乘法等运算法则。本文将详细介绍矩阵运算的各种法则,以及它们的应用。

1. 矩阵的加法。

设A和B是两个m×n的矩阵,它们的和记作C=A+B,其中C中的每个元素都等于A和B对应位置的元素之和。即C的第i行第j 列的元素等于A的第i行第j列的元素加上B的第i行第j列的元素。例如,如果。

A=[1 2 3。

4 5 6]

B=[7 8 9。

10 11 12]

则A+B=[8 10 12。

14 16 18]。

2. 矩阵的减法。

矩阵的减法与矩阵的加法类似,设A和B是两个m×n的矩阵,它们的差记作C=A-B,其中C中的每个元素都等于A和B对应位置的元素之差。即C的第i行第j列的元素等于A的第i行第j列的元素减去B的第i行第j列的元素。

3. 矩阵的数乘。

设A是一个m×n的矩阵,k是一个实数,则kA记作B,其中B 中的每个元素都等于k乘以A对应位置的元素。即B的第i行第j 列的元素等于k乘以A的第i行第j列的元素。

4. 矩阵的乘法。

设A是一个m×n的矩阵,B是一个n×p的矩阵,则它们的乘

积记作C=AB,其中C是一个m×p的矩阵,C的第i行第j列的元素等于A的第i行与B的第j列对应元素的乘积之和。即C的第i行

第j列的元素等于A的第i行的每个元素与B的第j列的对应元素

的乘积之和。矩阵的乘法是线性代数中最重要的运算之一,它在解

矩阵的运算及其运算规则

矩阵的运算及其运算规则

矩阵的运算及其运算规则

矩阵是线性代数中的基本概念,也是数学、计算机科学、物理、经济学等领域中广泛运用的工具之一。矩阵的运算是矩阵代数的重要组成部分,并且矩阵的运算规则是进行代数运算、求解线性方程组、计算特征值和特征向量等的关键。

1.基本矩阵运算

矩阵的四则运算:加法、减法、乘法和除法是矩阵运算的基础。加减法均是对应元素相加减,必须两个矩阵形状相同才可加减。例如A、B是两个3\*3矩阵,那么它们相加后我们可以表示为C=A+B,C的每个元素都等于A和B对应位置的元素之和。

矩阵的乘法是相乘并对乘积元素求和,而不是元素相乘。A\*B中A的列数应该等于B的行数,乘积C则应该是A的行数和B的列数构成的矩阵。例如A是一个3\*2 的矩阵,B是一个2\*4 的矩阵,则将A的每一行和B的每一列依次相乘求和,得到一个3\*4的结果矩阵C。

除法在矩阵中一般不存在,但是可以通过矩阵的逆来实现除法运算。如果乘积A\*B=C,且B是可逆的,那么我们可以利用B的逆矩阵来得出矩阵A,即

A=B^{-1}C。

2.转置和逆矩阵

矩阵的转置是将矩阵的行和列交换位置得到的新矩阵。如果矩阵A的形状是

m\*n,则转置后的矩阵形状是n\*m。例如A=\begin{bmatrix}1 & 2 \\ 3 & 4 \\ 5 & 6\end{bmatrix},则A的转置为A^T=\begin{bmatrix}1 & 3 & 5 \\ 2 & 4 & 6\end{bmatrix}。

矩阵的逆矩阵是一个矩阵,使得矩阵和它的逆矩阵的乘积为单位矩阵。只有方阵才有逆矩阵,而且并不是所有的方阵都有逆矩阵。如果一个矩阵A不能求逆,那么我们称它是奇异矩阵或不可逆矩阵。如果一个矩阵A可以求逆,那么我们称它是非奇异矩阵或可逆矩阵。逆矩阵的求解方法有伴随矩阵法、高斯-约旦消元法、矩阵分块法等。

矩阵的运算规律总结

矩阵的运算规律总结

矩阵的运算规律总结

矩阵是线性代数中的重要概念,它在数学和工程领域中有着广泛的应用。矩阵

的运算规律是研究矩阵相加、相乘等运算规律的重要内容,下面我们来总结一下矩阵的运算规律。

1. 矩阵的加法。

矩阵的加法是指同型矩阵之间的相加运算。对于两个m×n的矩阵A和B来说,它们的和记作A + B,要求A和B的行数和列数都相同,即m和n相等。矩阵的

加法满足交换律和结合律,即A + B = B + A,(A + B) + C = A + (B + C)。

2. 矩阵的数乘。

矩阵的数乘是指一个数与矩阵中的每个元素相乘的运算。对于一个m×n的矩

阵A和一个实数k来说,它们的数乘记作kA,即矩阵A中的每个元素都乘以k。

矩阵的数乘满足分配律,即k(A + B) = kA + kB,(k + l)A = kA + lA。

3. 矩阵的乘法。

矩阵的乘法是指两个矩阵相乘的运算。对于一个m×n的矩阵A和一个n×p

的矩阵B来说,它们的乘积记作AB,要求A的列数和B的行数相等,即n相等。矩阵的乘法不满足交换律,即AB一般不等于BA。另外,矩阵的乘法满足结合律,即A(BC) = (AB)C。

4. 矩阵的转置。

矩阵的转置是指将矩阵的行和列互换得到的新矩阵。对于一个m×n的矩阵A

来说,它的转置记作AT,即A的第i行第j列的元素变成AT的第j行第i列的元素。矩阵的转置满足(A + B)T = AT + BT,(kA)T = kAT,(AB)T = BTAT。

5. 矩阵的逆。

矩阵的逆是指对于一个n阶方阵A来说,存在一个n阶方阵B,使得AB = BA = I,其中I是n阶单位矩阵。如果矩阵A存在逆矩阵,则称A是可逆的。可逆矩

矩阵的除法运算法则

矩阵的除法运算法则

矩阵的除法运算法则

一、矩阵的除法

1.定义

2.公式

由于矩阵乘法运算的不可逆性,因此矩阵的除法运算其计算公式是逆矩阵乘法的公式,即A/B=A×Bˉ1,其中B乘以Bˉ1结果为单位矩阵I。

3.求解

A÷B=A×Bˉ1,可以先求Bˉ1,即求析B的逆矩阵,如果B是n阶矩阵,则可以用列主元高斯-约当消去法来求析n阶矩阵的逆矩阵;求析完Bˉ1之后,就可以用乘法运算符号直接计算得到A÷B的结果,即

A×Bˉ1

4.特别说明

由于线性代数中,不存在0乘以0的情况,也就是矩阵的0阶行列式不存在,而矩阵的除法运算式矩阵除以它自身,而单位矩阵I即为矩阵A 乘以矩阵Aˉ1,这种情况下,不需要额外存在,即A÷A=I,即矩阵自乘以它的逆矩阵等于单位矩阵。

5.应用

矩阵除法技术应用广泛,最主要的应用就是用于求解线性方程组,可采用计算机软件(如MATLAB等)直接计算,需要先定义好矩阵A和B,通过矩阵的乘法和逆矩阵除法运算,得到矩阵A∗Bˉ1,根据单位矩阵的性质,得到的式子结果即为线性方程组的解。

矩阵的加减法运算法则

矩阵的加减法运算法则

矩阵的加减法运算法则

矩阵加减法的运算法则如下:

1.矩阵加法的运算法则:

若A、B都为m*n的矩阵,则它们的和C=A+B也是一个m*n的矩阵,其元素为Cij=Aij+Bij。

2.矩阵减法的运算法则:

若A、B都为m*n的矩阵,则它们的差D=A-B也是一个m*n的矩阵,其元素为Dij=Aij-Bij。

需要注意的是,矩阵加减法具有结合律和交换律,即:

(A+B)+C=A+(B+C)

A+B=B+A

(A-B)-C=A-(B+C)

A-B=-(B-A)

其中,-(B-A)表示将矩阵B-A中的所有元素变为它们的相反数。

矩阵加减法运算法则

矩阵加减法运算法则

矩阵加减法运算法则

矩阵加减法是矩阵运算中的基本操作之一,它可以用于各种数学问题的求解。在进行矩阵加减法运算时,需要遵循以下几个法则:

1. 矩阵加减法运算的定义

矩阵加减法指的是将两个矩阵按照相同的位置上的元素进行加

或减的操作。具体地,假设有两个矩阵A和B,它们的维度分别为m ×n和m×n,那么它们的加法和减法分别定义为:

A +

B = [a_ij + b_ij]m×n

A -

B = [a_ij - b_ij]m×n

其中a_ij和b_ij表示A和B中相同位置上的元素。

2. 矩阵加减法的性质

矩阵加减法具有以下性质:

(1)交换律:A + B = B + A,A - B ≠ B - A

(2)结合律:(A + B) + C = A + (B + C),(A - B) - C = A - (B - C)

(3)分配律:k(A + B) = kA + kB,(k + l)A = kA + lA

其中k和l为任意实数。

3. 矩阵加减法的运算规则

进行矩阵加减法时,需要遵循以下运算规则:

(1)只有维度相同的矩阵才能进行加减法运算。

(2)相同位置上元素相加减。

(3)当进行加减法运算时,结果矩阵的维度与原矩阵相同。

(4)当进行加法运算时,两个矩阵必须具有相同的行数和列数,否则无法进行加法运算。

(5)当进行减法运算时,两个矩阵必须具有相同的行数和列数,否则无法进行减法运算。

总之,矩阵加减法是一种很常见的运算方式,掌握了矩阵加减法的运算规则和性质,可以方便我们在数学问题中进行矩阵运算,为问题的求解提供帮助。

矩阵的基本运算

矩阵的基本运算

矩阵的基本运算

矩阵是数学中非常重要的一个概念,它在各个领域都有着广泛的应用。矩阵的基本运算包括矩阵的加法、减法、数乘和矩阵的乘法等。本文将围绕这些基本运算展开讨论。

首先,我们来讲解矩阵的加法。如果两个矩阵A和B的维数相同,即都是m行n列的矩阵,那么它们可以相加。矩阵的加法运算是将对应位置的元素相加得到新的矩阵。即若A=(a_{ij}),B=(b_{ij}),则

A+B=(a_{ij}+b_{ij})。例如,给定两个矩阵A和B如下:

A = [1 2 3]

[4 5 6]

B = [7 8 9]

[10 11 12]

则A与B的和C为:

C = [1+7 2+8 3+9]

[4+10 5+11 6+12]

简化运算后,C的结果为:

C = [8 10 12]

[14 16 18]

接下来我们讨论矩阵的减法。矩阵的减法运算与加法类似,也是将

对应位置的元素相减得到新的矩阵,即若A=(a_{ij}),B=(b_{ij}),则

A-B=(a_{ij}-b_{ij})。例如,给定两个矩阵A和B如下:

A = [1 2 3]

[4 5 6]

B = [7 8 9]

[10 11 12]

则A与B的差D为:

D = [1-7 2-8 3-9]

[4-10 5-11 6-12]

简化运算后,D的结果为:

D = [-6 -6 -6]

[-6 -6 -6]

矩阵的数乘是指将一个矩阵的每个元素都乘以一个实数。即若

A=(a_{ij})是一个m行n列的矩阵,k是一个实数,那么kA=(ka_{ij})。例如,给定一个矩阵A和一个实数k如下:

A = [1 2 3]

矩阵点乘和叉乘运算法则

矩阵点乘和叉乘运算法则

矩阵点乘和叉乘运算法则

矩阵运算是线性代数中的重要概念,其中点乘和叉乘是两种常见的矩阵运算法则。本文将分别介绍矩阵点乘和叉乘的定义、性质以及应用领域。

一、矩阵点乘

1. 定义

矩阵点乘,也称为矩阵内积或矩阵乘法,是指两个矩阵按照一定规则相乘得到的新矩阵。设有两个矩阵A和B,A的列数等于B的行数时,可以进行点乘运算。点乘运算的结果矩阵的行数等于A的行数,列数等于B的列数。

2. 性质

矩阵点乘满足结合律,但不满足交换律。即A·B·C = (A·B)·C,但一般情况下A·B ≠ B·A。另外,点乘运算满足分配律,即A·(B + C) = A·B + A·C。

3. 应用领域

矩阵点乘在计算机图形学、机器学习等领域具有广泛的应用。在计算机图形学中,矩阵点乘可以用于进行图像的变换和旋转操作。在机器学习中,矩阵点乘可以用于计算特征向量和权重矩阵之间的线性组合,从而实现模型的预测和分类。

二、矩阵叉乘

1. 定义

矩阵叉乘,也称为矩阵外积或叉积,是指两个向量之间进行的运算操作。设有两个向量A和B,叉乘运算的结果是一个新的向量C。向量C的方向垂直于向量A和B所在的平面,大小等于A和B的模长的乘积与它们之间夹角的正弦值的乘积。

2. 性质

矩阵叉乘满足反交换律,即A×B = -B×A。另外,叉乘运算满足分配律,即A×(B + C) = A×B + A×C。

3. 应用领域

矩阵叉乘在物理学、工程学等领域有着重要的应用。在物理学中,矩阵叉乘可以用于计算力矩、磁场以及旋转矩阵等。在工程学中,矩阵叉乘可以用于计算电流、电压、力等物理量的变换和计算。

矩阵的运算的所有公式

矩阵的运算的所有公式

矩阵的运算的所有公式

矩阵是数学中一个重要的概念,研究矩阵的运算公式对于理解线性代

数和计算机图形学等领域都至关重要。以下是矩阵的运算公式的详细介绍:1.矩阵的加法:

对于两个相同大小的矩阵A和B,它们的加法定义为:C=A+B,其中C

的元素等于A和B对应元素的和。

2.矩阵的减法:

对于两个相同大小的矩阵A和B,它们的减法定义为:C=A-B,其中C

的元素等于A和B对应元素的差。

3.矩阵的数乘:

对于一个矩阵A和一个标量k,它们的数乘定义为:B=k*A,其中B

的元素等于A的对应元素乘以k。

4.矩阵的乘法:

对于两个矩阵A和B,它们的乘法定义为:C=A*B,其中C的元素等

于A的行向量与B的列向量的内积。

5.矩阵的转置:

对于一个矩阵A,它的转置定义为:B=A^T,其中B的行等于A的列,B的列等于A的行,且B的元素和A的对应元素相同。

6.矩阵的逆:

对于一个可逆矩阵A,它的逆定义为:A^{-1},使得A*A^{-1}=I,其

中I是单位矩阵。

7.矩阵的行列式:

对于一个方阵A,它的行列式定义为:,A,是A的元素的代数余子

式之和。

8.矩阵的迹:

对于一个方阵A,它的迹定义为:tr(A),是A的主对角线上元素之和。

9.矩阵的转置乘法:

对于两个矩阵A和B,它们的转置乘法定义为:C=A^T*B,其中C的

元素等于A的列向量与B的列向量的内积。

10.矩阵的伴随矩阵:

对于一个方阵A,它的伴随矩阵定义为:adj(A),是A的代数余子式

构成的矩阵的转置。

11.矩阵的秩:

对于一个矩阵A,它的秩定义为:rank(A),是A的线性无关的行或

矩阵的运算及其运算规则

矩阵的运算及其运算规则

矩阵基本运算及应用

201700060牛晨晖

在数学中,矩阵是一个按照长方阵列排列的复数或实数集合。矩阵是高等代数学中的常见工具,也常见于统计分析等应用数学学科中。在物理学中,矩阵于电路学、力学、光学和量子物理中都有应用;计算机科学中,三维动画制作也需要用到矩阵。矩阵的运算是数值分析领域的重要问题。将矩阵分解为简单矩阵的组合可以在理论和实际应用上简化矩阵的运算。在电力系统方面,矩阵知识已有广泛深入的应用,本文将在介绍矩阵基本运算和运算规则的基础上,简要介绍其在电力系统新能源领域建模方面的应用情况,并展望随机矩阵理论等相关知识与人工智能电力系统的紧密结合。

1矩阵的运算及其运算规则

1.1矩阵的加法与减法

1.1.1运算规则

设矩阵,,

简言之,两个矩阵相加减,即它们相同位置的元素相加减!

注意:只有对于两个行数、列数分别相等的矩阵(即同型矩阵),加减法运算才有意义,即加减运算是可行的.

1.1.2运算性质

满足交换律和结合律

交换律;

结合律.

1.2矩阵与数的乘法

1.2.1运算规则

数乘矩阵A,就是将数乘矩阵A中的每一个元素,记为或.

特别地,称称为的负矩阵.

1.2.2运算性质

满足结合律和分配律

结合律:(λμ)A=λ(μA);(λ+μ)A =λA+μA.

分配律:λ(A+B)=λA+λB.

1.2.3典型举例

已知两个矩阵

满足矩阵方程,求未知矩阵.

解由已知条件知

1.3矩阵与矩阵的乘法

1.3.1运算规则

设,,则A与B的乘积是这样一个矩阵:

(1) 行数与(左矩阵)A相同,列数与(右矩阵)B相同,即

(2) C的第行第列的元素由A的第行元素与B的第列元素对应相乘,再取乘积之和.

矩阵的性质与运算法则

矩阵的性质与运算法则

矩阵的性质与运算法则

矩阵作为数学中的重要概念,在现代科学技术发展中起到了举足轻重的作用。在线性代数、图像处理、机器学习等领域中都有广泛的应用。本文将讨论矩阵的性质与运算法则,包括矩阵的基本概念、运算法则、矩阵转置、矩阵乘法、矩阵求逆等内容。

矩阵的基本概念

矩阵是由数个行列组成的方便计算的数学对象,一般用大写字母表示。矩阵按照元素个数和元素类型的不同,可以分为实数矩阵和复数矩阵两种。一个m×n的矩阵,可以用两个下标i和j

(1≤i≤m,1≤j≤n)来表示矩阵中的每个元素,其中i表示该元素所在的行数,j表示该元素所在的列数。

矩阵的运算法则

矩阵加减法是一种常见的矩阵运算法则。对于同型的两个矩阵A和B,它们的和矩阵C的每个元素Cij= Aij+ Bij。矩阵加减法满足交换律和结合律,即A+B=B+A,(A+B)+C=A+(B+C)。

矩阵转置

矩阵转置是把一个矩阵的行与列对换,得到的新矩阵称为原矩阵的转置矩阵。对于一个m×n的矩阵A,其转置矩阵AT为一个n×m的矩阵,其中ATij= Aji。矩阵转置有以下性质:(AT)T=A,(AB)T=BTAT,(A+B)T=AT+BT。

矩阵乘法

矩阵乘法是矩阵运算中比较重要的一种计算方法。对于两个矩阵A和B,如果A的列数等于B的行数(即A是一个m×n的矩阵,B是一个n×p的矩阵),则可以定义A和B的乘积C为一个m×p的矩阵,其中Cij=Σk=1nAikBkj。矩阵乘法不满足交换律,即AB≠BA,但满足结合律,即A(BC)=(AB)C。

矩阵求逆

矩阵求逆是指对于一个可逆矩阵A,求出其逆矩阵A-1,使得AA-1= A-1A=I,其中I为单位矩阵。只有方阵才能求逆,且只有

矩阵的加减法运算法则

矩阵的加减法运算法则

矩阵的加减法运算法则

矩阵加法运算法则:

对于两个同维数的矩阵A和B,它们的和记作A + B,定义为将它们对应的元素相加所得到的矩阵。即:

A +

B = [a_ij + b_ij]

其中,a_ij 和 b_ij 分别表示矩阵 A 和 B 中第 i 行第 j 列元素的值。

矩阵减法运算法则:

对于两个同维数的矩阵A和B,它们的差记作A - B,定义为将它们对应的元素相减所得到的矩阵。即:

A -

B = [a_ij - b_ij]

其中,a_ij 和 b_ij 分别表示矩阵 A 和 B 中第 i 行第 j 列元素的值。

矩阵各种运算规律的归纳

矩阵各种运算规律的归纳

矩阵各种运算规律的归纳

矩阵运算的公式繁多,很多同学难于记忆和理解。本节课对矩阵运算的规律进行了归纳总结。

矩阵运算分为八大类基本运算:加(减)法、数乘、乘法、行列式运算、幂运算、逆运算、转置运算、伴随运算。

以上的后四种称为“上标运算”。

其中行列式运算、幂运算、逆运算、伴随运算都是针对方阵而言。

空间位置不能变,时间次序任意变。

()()()()2A A E A A A E A

A BA E ABA A A

B E A

+=+=++=+=+AB BA

≠()()()

()()()43A B C AB AC

AB C A BC AB ABABABAB A BABABA B A BA B +=+====

三、矩阵乘法的“上标”运算特点: 脱括号,变位置。

()()()()()***1111T

T T k k AB B A

AB B A

AB B A

AB A BA B ----====

四、矩阵“上标”运算特点:

任意两个上标运算可以调换位置: ()()A A βα

αβ=

五、矩阵运算公式表:

加法运算数乘

运算

乘法

运算

运算

转置

运算

运算

伴随

运算

行列式

运算

加法运算数乘运算乘法运算幂运算

转置运算逆运算

伴随运算行列式运算

谢谢

矩阵的加减乘除运算法则

矩阵的加减乘除运算法则

矩阵的加减乘除运算法则

矩阵是数学中重要的一种数学工具,在各种领域中广泛应用,矩阵是用数的方阵表示的,并且还有着加减乘除等运算法则。本文将详细介绍矩阵的加减乘除运算法则。

一、矩阵加减法

矩阵加减法的定义:

假设矩阵A和矩阵B都是同一维度的矩阵,令矩阵C等于A加上B,矩阵C中的第i行第j列的元素等于A中第i行第j列的元素加上B中第i行第j列的元素,即:

C(i,j) = A(i,j) + B(i,j)

相应地,如果要使用矩阵B从矩阵A中减去,我们将B的所有元素取反并将它与矩阵A相加。

矩阵加减法的性质:

1.加法的交换律和结合律:

对于任何两个同维度的矩阵A和B,我们有以下性质:

A +

B = B + A (交换律)

(A + B) + C = A + (B + C) (结合律)

2.加法的单位元:

对于任何矩阵A,我们有:

A + 0 = A

其中0是一个全0矩阵,即元素全部为0。

3.加法的逆元:

每个矩阵都存在一个负数矩阵-B,使得A + B = 0,其中0是一个全0矩阵。

二、矩阵乘法

矩阵乘法的定义:

对于两个矩阵A和B,如果A的列数等于B的行数,则将它们相乘,得到一个新矩阵C,C的行数等于A的行数,列数等于B的列数。对于C中的每个元素,都是A的相应行和B的相应列中元素的乘积之和。

下面是矩阵乘法的公式:

C(i,j) = A(i,1) * B(1,j) + A(i,2) * B(2,j) + ... + A(i,n) * B(n,j)

其中,n是矩阵A的列数,也是矩阵B的行数。

矩阵乘法的性质:

1.乘法的结合律:

如果矩阵A,B和C的维度满足AB和BC都有定义,则有:

矩阵的基本运算法则

矩阵的基本运算法则

矩阵的基本运算法则

1、矩阵的加法

矩阵加法满足下列运算规律(设A 、B 、C 都是m n ⨯矩阵,其中m 和n 均为已知的正整数):

(1)交换律:+=+A B B A

(2)结合律:()()++++A B C =A B C

注意:只有当两个矩阵为同型矩阵(两个矩阵的行数和列数分别相等)时,这两个矩阵才能进行加法运算。

2、数与矩阵相乘

数乘矩阵满足下列运算规律(设A 、B 是m n ⨯矩阵,λ和μ为数):

(1)结合律:()λμλμ=A A

(2)分配律:()λμλμ+=+A A A

(3)分配律:()λλλ+=+A B A B

注意:矩阵相加与数乘矩阵合起来,统称为矩阵的线性运算。

3、矩阵与矩阵相乘

矩阵与矩阵的乘法不满足交换律、但是满足结合律和分配率(假设运算都是可行的):

(1)交换律:≠AB BA (不满足)

(2)结合律:()()=AB C A BC

(3)结合律:()()()λλλλ==其中为数AB A B A B

(4)分配律:()(),+=++=+A B C AB AC B C A BA CA

4、矩阵的转置

矩阵的转置满足下述运算规律(假设运算都是可行的,符号()T g 表示转置):

(1)()T T =A A

(2)()T T T +=+A B A B

(3)()T

T λλ=A A

(4)()T T T =AB B A 5、方阵的行列式

由A 确定A 这个运算满足下述运算法则(设A 、B 是n 阶方阵,λ为数):

(1)T =A A

(2)n λλ=A A

(3)=AB A B

6、共轭矩阵

共轭矩阵满足下述运算法则(设A 、B 是复矩阵,λ为复数,且运算都是可行的):

矩阵的数乘运算法则

矩阵的数乘运算法则

矩阵的数乘运算法则

矩阵的数乘是线性代数中的一种基本运算,它定义了一个数(标量)与一个矩阵相乘的操作。矩阵的数乘运算法则具有一定的特点和性质,下面我们将详细介绍。

一、数乘的定义

给定一个矩阵A和一个实数k,我们定义数乘运算为将矩阵A的每一个元素乘以k,得到一个新的矩阵B。即B = kA,其中B的每一个元素bij = k * aij。

二、数乘的性质

1. 结合律:对于两个实数k和l以及矩阵A,有(kl)A = k(lA)。即先对矩阵进行数乘,然后再对结果进行数乘,和先对实数进行数乘,然后再对矩阵进行数乘,结果是相同的。

2. 分配律:对于两个实数k和l以及矩阵A,有(k + l)A = kA + lA。即将实数的和与矩阵进行数乘,结果等于将实数分别与矩阵进行数乘,然后将结果相加。

3. 分配律:对于实数k以及两个矩阵A和B,有k(A + B) = kA + kB。即将实数与矩阵的和进行数乘,结果等于将实数分别与矩阵进行数乘,然后将结果相加。

4. 乘法结合律:对于实数k和l以及矩阵A,有(kl)A = k(lA)。

即先对矩阵进行数乘,然后再对结果进行数乘,和先对实数进行数乘,然后再对矩阵进行数乘,结果是相同的。

5. 乘法单位元:对于任意矩阵A,有1A = A。即实数1与任意矩阵进行数乘,结果等于矩阵本身。

三、数乘的应用

1. 缩放变换:数乘可以用来对矩阵进行缩放变换。例如,对于二维向量(x, y),可以用矩阵表示为[(x, 0), (0, y)],其中x和y分别表示在x轴和y轴的缩放比例。通过对该矩阵进行数乘,可以对向量进行放大或缩小的操作。

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0 0 1
1 0 0
0 k 0
0 0 1
1 0 0
0 0 1
0 1 0
1 l 0
0 1 0
0 0 1
1 0 0
0 1 0
0 0 1
A
1 0 0
0 0 1
0 1 0
A
aaa123,,,
1 1 1
a1, 2 a2, 2 a3, 2
At T AtT
A2T A1T
证明:设
A
aห้องสมุดไป่ตู้j
,B
ms
bij
,
sn

AB C
cij
, BT AT
mn
D
dij
.
nm
s
由矩阵的乘法定义,有
而BT的第i行为 b1i ,
c ji a jkbki ,
k 1
, bsi , AT的第j列为
a j1 ,
因此 dij
s
a31
a12 a22 a32
a13 a23 a33
于是
a11 A a21
a31
a12 a22 a32
a13 a23 a33
a11 a12 a13
3 a21 a22 a23 3 A.
a31 a32 a33
初等矩阵 & 初等变换
三种初等变换
1.对调两行或两列; 2.以数 k0乘某行或某列; 3.以数 k乘某行(列) 行加 (到 列另 )一 上
第i 行元素与矩阵B的第j 列对应元素乘积之和.
注意 只有当第一个矩阵(左矩阵)的列数等
于第二个矩阵(右矩阵)的行数时,两个矩阵才
能相乘.
矩阵的乘法满足下述运算规律
1. (A)C B A (B)C 结合律 2 . A (B C )A B AC
(BC)AB A CA分配律
3 .( A ) ( B A ) B A (B ).
0
0
0
k 2
0
0
0
k n
矩阵的转置
定义 把矩阵A的行列(按原顺序互换)互换所 得到的矩阵称为原矩阵的转置矩阵,以AT表示。
即 A=(aij)m×n,AT=(aji)n×m
a11 a12 a1n
A
a21
a22
a2
n
a
m1
am2
amn
a11 a21 am1
AT
a1, a2, a3,
333
aaa132,,,
1 1 1
a1, 2 a3, 2 a2, 2
a1, a3, a2,
333
1 0 0
0 k 0
001 A
kaaa132,, ,111
a1, 2 k a2, 2 a3, 2
kaaa132,, ,333
1 l 0
0 1 0
0 0 1
A
la1,aa113,,11a2,1
(i 1, 2, , m; j 1, 2, , n) .并把此乘积记作 C=AB
由定义,一个1×s行矩阵与一个s×1 列矩阵的乘积是一个一阶方阵,也就是一个数:
b1j
ai1,ai2,,aisb 2jai1b1j ai2b2j aisbsj
n
bsj
aikbkj cij
k1
定义5中矩阵C(=AB)的元素cij是矩阵A 的
222
初等矩阵的概念
定义 由单位 E矩阵经过一次初等变换得到 的方阵称为初等矩阵.
三种初等变换对应着三种初等方阵. 1.对调两行或两列; 2.以数 k0乘某行或某列; 3.以数 k乘某行(列) 行加 (到 列另 )一 上
1、对调两行或两列
bki a jk
s
a
js
a jkbki ,
k 1
k 1
所以 dij c ji i 1,2, , n; j 1,2, , m,
即D=CT,亦即BTAT=(AB)T.
方阵的行列式
定义 由 n 阶矩阵 A 的元素(按原来的位置)
构成的行列式, 称为方阵 A 的行列式, 记作A . (其A 中 ,B是 n阶矩为 阵数 ,
a1,2 la1,2a2,2
a3,2
la1,aa313,,33a2,3
1 0 0
0 0 1
0 1 0
A
A
1 0 0
0 0 1
010
aaa132,,,
1 1 1
a1, 2 a3, 2 a2, 2
a1, a3, a2,
333
aaa123,,,
1 1 1
a1, 3 a2, 3 a3, 3
a1, a2, a3,
a12
a22
a
m
2
a1n
a2n
amn
1 1


A
0
1
,
2 3
则AT
1 1
0 1
23.
矩阵的转置满足下述运算规律
1. (AT)TA
2 . (A B )TA TB T
3. (A)TAT
4 . (A ) T B BTAT
(ABC)T=CTBTAT
对于多个矩阵相乘,有 A1A2
矩阵的幂 A 是一个n 阶矩阵, k 是一个正整数,规定
Ak AAA
k个
矩阵的幂满足规律
A k A l A k l , A k l A k l .
其中 k , l 为正整数. 对于两个 n 阶矩阵 A与 B,一般说
(A)B kAkBk.
例8
1 0
0 2
0
0
0 k
k 1
0
n
矩阵的 转置、乘法(初等变换)、逆
内容提要
• 矩阵的下列运算的性质与应用 • 乘法 • 转置 • 初等变换 •逆
乘法
定义 设 A 矩 a im j n , B 阵 b is j n ,
矩阵A B 的 与 乘 矩 积 m 阵 n 矩 是C 阵 一 个 s
cij mn,其c中 ij ai1b1j ai2b2j aisbs= j aikbkj k1
方阵的行列式运算满足下述规律 :
1. AT A
2. AnA
3. AB AB
a11 a12 a13 1. 设Aa21 a22 a23, 那么
a31 a32 a33
a11 a12 a13 A a21 a22 a23
a31 a32 a33
a11 a21 a31 AT a12 a22 a32
a13 a23 a33
Recall 练习
1设
A=
aaa123,,,
1 1 1
a1, 2 a2, 2 a3, 2
a1, a2, a3,
333
计算并总结规律。
(1)
1 0 0
0 1 0
0 0 1
A
(2)
A
1 0 0
0 1 0
0 0 1
(3)
1 0 0
0 0 1
0 1 0
A
(4)
A
1 0 0
0 0 1
0 1 0
(5)
1 0 0
a11 a21 a31 AT a12 a22 a32,
a13 a23 a33
a11 a21 a31 AT a12 a22 a32
a13 a23 a33
于是
AT AT A .
2. 设 A 为 3 阶矩阵, 为数, 那么
a11 Aa21
a31
a12 a22 a32
a13 a23 a33
a11 A a21
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