矩阵论知识点
矩阵的知识点总结
矩阵的知识点总结一、基本概念1.1 矩阵的定义矩阵是一个由数字排成的矩形阵列。
它由m行n列的数域（通常是实数域或复数域）中的元素所组成，用A=(aij)m×n表示。
1.2 矩阵的分类按行、列的数量可以将矩阵分为行矩阵、列矩阵和方阵；按元素的类型可以分为实矩阵和复矩阵。
1.3 矩阵的转置矩阵A的转置记作A^T，其中A^T的行数等于A的列数，A^T的列数等于A的行数。
1.4 矩阵的秩矩阵的秩是指矩阵中非零行的最大数目。
二、性质2.1 矩阵的加法性质设A、B是同一维数的矩阵，则它们的和A+B也是同一维数的矩阵，它的元素是A和B 对应元素的和。
2.2 矩阵的数乘性质设A是m×n的矩阵，k是数，则kA是m×n的矩阵，它的元素是k与A中对应元素的乘积。
2.3 矩阵的乘法性质设A是m×n的矩阵，B是n×p的矩阵，那么它们的乘积AB是m×p的矩阵。
2.4 矩阵的逆若存在一个矩阵B，使得AB=BA=I，其中I是单位矩阵，则称B是A的逆矩阵，记作A^-1。
2.5 矩阵的行列式对于n阶方阵A，其行列式是一个标量，通常用det(A)或|A|表示，代表了矩阵A的某种代数性质。
三、运算3.1 矩阵的加法设A=(aij)m×n，B=(bij)m×n，那么A+B=(aij+bij)m×n。
3.2 矩阵的数乘设A=(aij)m×n，k是数，则kA=(kaij)m×n。
3.3 矩阵的乘法设A=(aij)m×n，B=(bij)n×p，那么AB=(cij)m×p，其中cij=∑(k=1→n)aij*bkj。
3.4 矩阵的转置对于n×m的矩阵A，它的转置矩阵是m×n的矩阵，且满足(a^T)ij=aji。
四、特殊矩阵4.1 方阵每个元素是一个标量的矩阵，其中行数和列数相等。
4.2 零矩阵所有元素都是零的矩阵。
矩阵论知识点范文
矩阵论知识点范文矩阵论是线性代数的一个分支，它研究矩阵的性质、运算和应用。
矩阵论广泛应用于各个学科领域，包括数学、物理、工程和经济等，是现代科学和工程领域中不可或缺的基础理论。
1.矩阵的基本概念矩阵是一个由数值排列成的矩形数组。
它的行数和列数分别定义了矩阵的维度。
矩阵的元素可以是实数或复数。
在矩阵中，每个元素都有一个唯一的位置，可以通过行和列的索引来定位。
2.矩阵的运算矩阵的运算包括加法、减法和乘法。
矩阵的加法和减法要求矩阵具有相同的维度，相应位置的元素进行运算。
矩阵的乘法是指将一个矩阵的每个元素与另一个矩阵相应位置的元素相乘，并将结果相加得到新的矩阵。
3.矩阵的转置和逆矩阵矩阵的转置是指将矩阵的行和列互换得到新的矩阵。
转置可以改变矩阵的维度，但不会改变矩阵中元素的值。
矩阵的逆是指如果一个矩阵乘以它的逆矩阵，结果将得到单位矩阵。
只有方阵才能有逆矩阵，非方阵没有逆矩阵。
4.矩阵的行列式矩阵的行列式是一个标量，用于描述矩阵的性质。
行列式的计算涉及矩阵的元素和它们的排列。
行列式可以用于判断矩阵是否可逆，以及计算矩阵的特征值和特征向量等。
5.矩阵的秩和矩阵方程矩阵的秩是指矩阵中非零行的最大数目。
秩可以用于判断矩阵的线性相关性和解矩阵方程的唯一性等。
矩阵方程是指将矩阵与向量或矩阵相乘得到一个新的矩阵，并求解出未知变量的值。
6.特征值和特征向量特征值是指矩阵与特征向量的线性组合等于特征值与特征向量的乘积。
特征值和特征向量可以用于描述矩阵的变换性质，如缩放、旋转和平移等。
7.矩阵的奇异值分解奇异值分解是将一个矩阵分解为三个矩阵的乘积。
奇异值分解可以用于矩阵压缩、数据降维和信号处理等方面。
8.矩阵的广义逆和广义特征值广义逆是指不可逆矩阵的逆矩阵。
广义逆可以用于解决线性方程组、最小二乘和正态方程等问题。
广义特征值是指矩阵与广义特征向量的线性组合等于广义特征值与广义特征向量的乘积。
9.矩阵的正交性和对称性正交矩阵是指矩阵的转置矩阵与原矩阵的乘积等于单位矩阵。
矩阵论_精品文档
矩阵论矩阵论是线性代数的一个重要分支，它研究的是矩阵的性质、运算和应用。
在现代科学和工程领域中，矩阵论被广泛应用于各种数学模型的建立、数据处理和优化问题的求解等。
一、矩阵的定义与性质矩阵是由数个数值排列成矩形形状的数组。
在矩阵论中，通常用大写字母表示矩阵，如A、B、C等。
一个矩阵由m行n列的数值组成，可以表示为A = [aij]，其中i表示行的编号，j表示列的编号，aij表示矩阵A中第i行第j列的元素。
在矩阵论中，还有一些基本的运算符号和性质。
如矩阵的转置、加法、乘法等。
矩阵转置是指将矩阵的行列互换得到的新矩阵。
矩阵加法是指将两个具有相同维数的矩阵对应元素相加得到新矩阵。
矩阵乘法是指对矩阵的每个元素进行乘积运算，最终得到的新矩阵的元素是原矩阵对应行与对应列的乘积之和。
矩阵还有一些重要的性质。
如矩阵的对称性、零矩阵、单位矩阵等。
对称矩阵是指元素关于主对角线对称的矩阵，即a[i][j] = a[j][i]。
零矩阵是每个元素都为0的矩阵。
单位矩阵是指主对角线上元素都为1，其它元素都为0的矩阵。
单位矩阵在矩阵乘法运算中起到类似于数1的作用。
二、矩阵的运算与法则1. 矩阵的转置法则：(AB)T = BTAT。
即两个矩阵的乘积的转置等于这两个矩阵分别转置后的乘积。
这个法则在矩阵运算中经常被使用，可以简化复杂矩阵乘法的计算。
2. 矩阵的加法法则：矩阵加法满足交换律和结合律。
即A + B = B + A，(A + B) + C = A + (B + C)。
这些法则使得矩阵的加法运算可以像普通的数的加法一样直观和易于计算。
3. 矩阵的乘法法则：矩阵乘法满足结合律，但一般不满足交换律。
即(AB)C = A(BC)，但一般来说，AB ≠ BA。
这是因为矩阵乘法涉及到对矩阵的行和列进行运算，行和列的次序不同会导致运算结果的差异。
4. 零矩阵的性质：对于任意矩阵A，都有A + 0 = A，0A = 0。
即任何矩阵与零矩阵相加或相乘都不改变原矩阵。
矩阵论基础知识总结
矩阵论基础知识总结一、引言矩阵论是线性代数的重要分支，广泛应用于数学、物理、工程等领域。
本文将介绍矩阵的基本概念、运算规则、特殊类型矩阵以及矩阵的应用。
二、矩阵的基本概念1. 定义：矩阵是由m行n列的数按照一定的顺序排列而成的矩形数表，常用大写字母表示，如A、B。
2. 元素：矩阵的每个数称为元素，用小写字母表示，如a、b。
一个矩阵的第i行第j列的元素可以表示为a_ij。
3. 阶数：矩阵的行数和列数分别称为矩阵的行数和列数，记作m×n，其中m表示行数，n表示列数。
4. 主对角线：从左上角到右下角的对角线称为主对角线。
三、矩阵的运算规则1. 矩阵的加法：两个相同阶数的矩阵相加，即对应元素相加。
2. 矩阵的数乘：一个矩阵的每个元素都乘以同一个数。
3. 矩阵的乘法：若矩阵A的列数等于矩阵B的行数，则矩阵A与矩阵B的乘积C为一个新的矩阵，其中C的行数等于A的行数，列数等于B的列数。
四、特殊类型矩阵1. 零矩阵：所有元素都为0的矩阵，用0表示。
零矩阵与任何矩阵相加等于其本身。
2. 对角矩阵：主对角线以外的元素都为0的矩阵。
对角矩阵的乘法可以简化为主对角线上元素的乘积。
3. 单位矩阵：主对角线上的元素都为1，其余元素为0的对角矩阵。
单位矩阵与任何矩阵相乘等于其本身。
4. 转置矩阵：将矩阵的行和列互换得到的新矩阵。
5. 逆矩阵：对于方阵A，若存在一个方阵B，使得A与B的乘积等于单位矩阵，则称B为A的逆矩阵。
五、矩阵的应用1. 线性方程组：矩阵可以用于求解线性方程组，通过矩阵的运算可以将线性方程组转化为矩阵方程，从而求解未知数的值。
2. 向量空间：矩阵可以表示向量空间中的线性变换，通过矩阵的乘法可以实现向量的旋转、缩放等操作。
3. 数据处理：矩阵可以用于数据的存储和处理，通过矩阵运算可以实现数据的加工、筛选、聚合等操作。
4. 图像处理：图像可以表示为像素矩阵，通过矩阵运算可以实现图像的平移、旋转、缩放等操作。
研究生矩阵论复习提纲(全)
1矩阵的基本知识正规矩阵：实对称阵，实反对称阵，实正交矩阵，hermite 矩阵，反hermite 矩阵，酉矩阵2.1矩阵的特征值与特征向量2.2矩阵的相似对角化2.3矩阵的Jordan 标准型1、不变因子、初等因子、行列式因子的定义2、Jordan 标准型的求法：初等变换法、行列式因子法3、相似变换矩阵的求法：J=P-1AP→AP=PJ，k i j 的形式、二项式系数4、相似对角化的条件：r 重根需对应r 特征向量，否则不能对角化2.4hamilton-cayley 定理()()()0,det =-=A A I n ϕλλϕ则,用此公式简化矩阵运算2.5矩阵的酉相似1、smit 正交化，shur 分解2、酉矩阵的定义，正规矩阵的定义，酉相似定义，酉相似对角化及充要条件3、酉对角化步骤4、正定hermite 的性质A=GG H3.1矩阵的三个基本分解1、满秩分解：只能是行变换A=FG2、方阵的Jordan 分解、shur 分解3.2矩阵的三角分解1、三角分解的定义及可逆矩阵的三角分解条件，不可逆矩阵也是可以三角分解的2、Doolittle、crout、LDR 分解的形式、正定hermite 矩阵的cholesky 分解3.3矩阵的QR 分解1、householder 变换（1）取记住复数向量的模为sqrt(x hx)αe1Hx 则,2uu 1H 令(3)αe1x αe1x u 取2x α1H=-=--==）（）（2、利用householder 变换求矩阵的QR 分解Q=H1H2H3...Hn-13、矩阵奇异值分解的一般步骤4.1向量范数和矩阵范数的定义∑==ni ix x 115.0122⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑=ni i x x pni p i px x11⎪⎭⎫⎝⎛=∑=ix xmax =∞∑∑===ni nj ijm a A 111()AA a A H n i n j ij Ftr 5.0112=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∑==ijm a n A max ⋅=∞∑=≤≤=ni ij nj a A 111max 最大列模和∑=≤≤∞=nj ij ni a A 11max 最大行模和H AA A ==12σA 的最大奇异值谱半径与范数的关系：()AA ≤ρ4.2矩阵级数，矩阵幂级数，收敛性()1-∞=-=∑A I A k k,当级数∑∞=0k kA收敛时即()1<A ρ4.3矩阵函数：几个常用的矩阵函数∑∞==0!k kAk A e ()()120!121sin +∞=∑+-=k k kAk A ()()kk k Ak A 20!21cos ∑∞=-=()()()10111ln +∞=∑+-=+k K kAk A 矩阵函数值的计算方法：1、Hamilton-cayley 定理或零化多项式进行求解2、Jordan 分解：()100-∞=∞=⎪⎭⎫⎝⎛==∑∑P J a P A a A f k k k k kk ()()()100-∞=∞=⎪⎭⎫⎝⎛==∑∑P Jt a P At a At f K k k k kk 3、待定系数法矩阵函数()A f 的特征值对应()i f λ5、矩阵的特征值界的估计∞≤m A λ()∞+≤m HA A 5.0ReλHA A -≤5.0Im λ矩阵特征值的分布区域：圆盘定理，行和列盖尔圆特征值的隔离()~1ii ii R R a z αα-+≤-()x R max 1=λ，()x R n min =λ6、广义逆矩阵P l l l I Q X r ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=222112{1}广义逆的求法⎥⎦⎤⎢⎣⎡0nm I I A 初等变换→⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0000Q P I r。
矩阵论知识要点范文
矩阵论知识要点范文矩阵论（Matrix theory）是线性代数的一门重要分支，研究的是矩阵的性质、运算以及与线性方程组、线性变换等数学对象之间的关系。
矩阵论在多个领域中都有广泛的应用，如物理学、工程学、计算机科学等。
以下是一些矩阵论的重要知识要点：1.矩阵表示：矩阵由行、列组成，可以表示为一个矩形的数表。
矩阵的大小由行数和列数确定，常用的表示方法是用大写字母表示矩阵，如A、B、C等。
2.矩阵运算：矩阵可以进行加法和乘法运算。
矩阵的加法是对应元素相加，矩阵的乘法是按照一定规则进行计算得到一个新的矩阵。
3.矩阵的转置：矩阵的转置是将矩阵按照主对角线进行镜像变换得到的新矩阵。
对于一个m×n的矩阵，转置后得到一个n×m的矩阵。
4.矩阵的逆：对于一个可逆矩阵A，存在一个矩阵B，满足AB=BA=I，其中I为单位矩阵。
矩阵B称为矩阵A的逆矩阵，记作A^(-1)。
逆矩阵的存在与唯一性为解线性方程组提供了便利。
5.矩阵的秩：矩阵的秩是指矩阵中线性无关的行或列的最大个数。
秩是矩阵的一个重要性质，与矩阵的解空间、零空间等直接相关。
6.矩阵的特征值和特征向量：对于一个n阶矩阵A，如果存在一个非零向量x使得Ax=λx，其中λ为一个常数，则称常数λ为矩阵A的特征值，非零向量x称为对应于特征值λ的特征向量。
矩阵的特征值和特征向量可以用来描述线性变换的性质。
7.矩阵的相似性：如果存在一个可逆矩阵P，使得P^(-1)AP=B，则矩阵B与A相似。
相似矩阵具有一些相似的性质，如秩、迹、特征值等。
8.矩阵分解：矩阵分解是将一个复杂的矩阵表示分解为一些简单矩阵的乘积或和的形式，常见的分解方法有LU分解、QR分解、特征值分解等。
9. 矩阵的迹：矩阵的迹是主对角线上各个元素的和，记作tr(A)。
矩阵的迹与矩阵的特征值、秩等有一定的关系。
10.矩阵方程：矩阵方程是形如AX=B的方程，其中A、B为已知矩阵，X为未知矩阵。
矩阵方程的研究可以帮助解决线性方程组、线性变换等相关问题。
矩阵知识点总结简单
矩阵知识点总结简单一、矩阵的定义和基本概念1.1 矩阵的定义矩阵是一个按行列排列的数字或符号构成的矩形阵列。
通常用大写字母表示，如A、B、C 等。
1.2 矩阵的元素矩阵中的每一个数字都称为元素。
第i行第j列的元素称为a_ij，表示第i行第j列位置上的数字。
1.3 矩阵的维数矩阵的维数是指矩阵的行数和列数，通常用m×n表示，其中m表示行数，n表示列数。
如果一个矩阵的行数和列数相等，称为方阵。
方阵的阶数就是它的行数或列数。
1.4 矩阵的转置矩阵A的转置记作A^T，就是将矩阵A的行列互换得到的新矩阵。
即如果A=(a_ij)是一个m×n的矩阵，那么A^T=(b_ij)是一个n×m的矩阵，其中b_ij=a_ji。
1.5 矩阵的零矩阵和单位矩阵全是零的矩阵称为零矩阵，记作0。
对角线上都是1，其余都是0的矩阵称为单位矩阵，记作I。
1.6 矩阵的相等如果两个矩阵A和B的对应元素都相等，那么它们是相等的，记作A＝B。
换句话说，只要两个矩阵A和B的维数相同，而且对应元素相等，那么它们就是相等的矩阵。
二、矩阵的运算2.1 矩阵的加法和减法设A=(a_ij)和B=(b_ij)是两个相同维数的矩阵，那么它们的和A＋B=(c_ij)和差A－B=(d_ij)分别定义为：c_ij=a_ij+b_ij， d_ij=a_ij-b_ij2.2 矩阵的数乘设A=(a_ij)是一个m×n的矩阵，k是一个数，那么kA=(b_ij)定义为：b_ij=k*a_ij2.3 矩阵的乘法设A是一个m×n的矩阵，B是一个n×p的矩阵，那么它们的乘积AB=C是一个m×p的矩阵，C的第i行第j列元素c_ij如下求得：c_ij=a_i1b_1j+a_i2b_2j+…+a_i nb_nj2.4 矩阵的逆若m阶方阵A的逆矩阵存在，即存在一个m阶矩阵B，使得AB=BA=I，则称A可逆，B称为A的逆矩阵，记作A^(-1)。
matrix theory(矩阵论)
mr
, B bij
r n
,则
r
mn
, 其中cij ai1b1 j ai 2b2 j air brj aik bkj
k 1
4、转置与共轭转置
a11 a21 设A am1 aij
mn
a12 a22 am 2
a1n a11 a2 n T a12 ，则A amn a1n
B * A*
例题
1、求方阵的逆阵
求逆矩阵的基本方法有： （1）定义法
由 AB E或BA E , 可得A1 B
（2）公式法
A* A- 1 = A
-1
但当n ³ 3时计算A 较复杂,此时一般采用:
（3）初等变换法
(A
E) 揪 揪 揪 E 揪 揪 井
初等行变换
(
A
-1
)
例1：已知n阶方阵A满足A2 + 5 A - 4 E = 0， 求( A - 3E ) - 1
解：
A* 由A- 1 = , 得A* = A A- 1 , A \
( A ) =( A A )
* -1
-1 -1
A = = A- 1 A A
轾 1 1 1 犏 = 2犏 2 1 1 犏 犏 1 3 1 臌
-1
轾 -2 -1 5 犏 = 犏2 2 0 犏 犏1 0 1 臌
四、 矩阵的块运算 1、加法，减法
(
)(
E + XY T = E + 2 XY T + XY T XY T = E + 4 XY T
)
骣1 所以，A ( A - 4 E) = - 3E，即，A 琪 ( A - 4 E ) = E 琪 桫3 1 -1 故，A可逆，且A = - ( A - 4E) . 3
矩阵知识点归纳总结
矩阵知识点归纳总结一、矩阵的表示1. 矩阵的定义矩阵是由m行n列数字构成的矩形数组，通常用大写字母表示，如A、B、C等。
矩阵的元素用小写字母表示，如a_ij表示第i行第j列的元素。
2. 矩阵的大小矩阵的大小由其行数和列数确定，通常用m×n表示。
例如一个3×2的矩阵表示有3行2列的矩阵。
3. 矩阵的类型根据矩阵的大小和元素的性质，可以分为方阵、对角阵、零矩阵等。
方阵是行数等于列数的矩阵，对角阵是只有主对角线上有非零元素的矩阵，零矩阵则所有元素均为零。
二、矩阵的运算1. 矩阵的加法如果两个矩阵A和B的大小相同，即都是m×n的矩阵，那么它们的和C=A+B也是一个m×n的矩阵，其中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。
2. 矩阵的数乘如果一个矩阵A的大小为m×n，那么它的数乘kA也是一个m×n的矩阵，其中k是一个常数，且kA的每个元素等于A相应位置的元素乘以k。
3. 矩阵的乘法矩阵的乘法是一种较为复杂的运算，如果矩阵A的大小为m×n，矩阵B的大小为n×p，那么它们的乘积C=AB是一个m×p的矩阵，其中C的第i行第j列的元素等于A的第i行和B的第j列对应元素的乘积之和。
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，它通常用A^T表示。
例如，如果A 是一个m×n的矩阵，那么它的转置A^T就是一个n×m的矩阵，其中A^T的第i行第j列的元素等于A的第j行第i列的元素。
5. 矩阵的逆如果一个方阵A存在逆矩阵A^-1，那么称A是可逆的。
A的逆矩阵满足AA^-1 = A^-1A = I，其中I是单位矩阵。
逆矩阵A^-1可以用来求解线性方程组和矩阵方程。
三、矩阵的特征1. 矩阵的秩矩阵的秩是指矩阵中非零行列式的个数，它也等于矩阵的列空间维数和行空间维数的最小值。
矩阵理论知识点整理
欢迎来主页下载---精品文档精品文档三、矩阵的若方标准型及分解λ-矩阵及其标准型定理1 λ-矩阵()λA 可逆的充分必要条件是行列式()λA 是非零常数引理2λ-矩阵()λA =()()n m ij ⨯λa 的左上角元素()λ11a 不为0，并且()λA 中至少有一个元素不能被它整除，那么一定可以找到一个与()λA 等价的()()()nm ij ⨯=λλb B 使得()0b 11≠λ且()λ11b 的次数小于()λ11a 的次数。
引理3任何非零的λ-矩阵()λA =()()nm ij⨯λa 等价于对角阵()()()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡0...0.....d 21λλλr d d ()()()λλλr 21d ,....d ,d 是首项系数为1的多项式，且()()1......3,2,,1,/d 1-=+r i d i i λλ引理4等价的λ-矩阵有相同的秩和相同的各阶行列式因子推论5 λ-矩阵的施密斯标准型是唯一的由施密斯标准型可以得到行列式因子 推论6两个λ-矩阵等价，当且仅当它们有相同的行列式因子，或者相同的不变因子推论7λ-矩阵()λA 可逆，当且仅当它可以表示为初等矩阵的乘积推论8两个()()λλλB A m 与矩阵的-⨯n 等价当且仅当存在一个m 阶的可逆λ-矩阵()λP 和一个n 阶的λ-矩阵()λQ 使得()()()()λλλλQ A P =B精品文档推论9两个λ-矩阵等价，当且仅当它们有相同的初等因子和相同的秩定理10设λ-矩阵()λA 等价于对角型λ-矩阵()()()()⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=λλλλn h h .....21h B ，若将()λB 的次数大于1的对角线元素分解为不同的一次因式的方幂的乘积，则所有这些一次因式的方幂（相同的按照重复的次数计算）就是()λA 的全部初等因子。
行列式因子不变因子初等因子初等因子被不变因子唯一确定但，只要λ-矩阵()λA 化为对角阵，再将次数大于等于1的对角线元素分解为不同的一次方幂的乘积，则所有这些一次因式的方幂（相同的必须重复计算）就为()λA 的全部初等因子，即不必事先知道不变因子，可以直接求得初等因子。
矩阵论知识点
矩阵论知识点最近考试不断，今天终于告一段落了。
矩阵论我花了将近两个礼拜复习，多少有点感悟，所以赶紧写下来，不然估计到时候又还给老师了，也希望自己的见解对你们也有帮助！！总的来说矩阵论就讲了如下6个知识点：（1）线性空间与线性变换（2）范数理论及其应用（3）矩阵分析及其应用（4）矩阵分解（5）特征值的估计（6）广义逆矩阵1.线性空间与线性变换1.1线性空间首先我们需要知道什么是空间？？空间其实就是向量的集合，而什么是线性空间呢？？线性空间就是满足8条性质的向量集合，这8条性质分别如下:所以矩阵论考试里面如果要你证明一个向量集合是线性空间？？只需要证明集合满足上述8条性质就可以了，该证明的难度在于怎么表示该集合中的向量。
然后对于线性空间中的元素（元素很多），我们肯定不可能通过枚举法将每个元素枚举出来的吧，这样不太现实。
最好的方法就是找到线性空间中的基，通过这些基和坐标我们就可以表示出线性空间中所有的向量。
针对上述想法，我们就应该考虑满足条件基的存在性和唯一性，得到的结果是这样的基是存在的但是不唯一！！当时这里就牵涉到另一个问题，线性空间的基是不唯一的，对于同一个元素在不同基下坐标肯定是不同的！！如果我们知道基与基之间的关系，我们是否可以知道坐标与坐标的关系，这就推导出了下面公式：之后的一个概念就是线性子空间，这个名词我们可以拆开进行理解，子空间说明了该空间是一个线性空间的子集，线性说明这个子空间满足齐次性和叠加性，具体形式如下：最后一个概念是线性子空间的交与和，这和集合的交与和性质差不多，这里我需要重点介绍的直和的概念，直和的概念和集合的并类似，不同的是直和中并的两个集合是不相交的，即两个集合中没有共同元素。
以上就是线性空间中所有的知识点。
1.2线性变换及其矩阵这一节出现一个概念叫做线性变换，记为T，出现线性变换的原因就是对于一个向量我们希望通过某种变换将该向量转变成我希望的目标向量，换句话说线性变换就相当于函数，自变量就相当于我们已知的向量，因变量就是我们的目标向量，这样应该好理解点。
矩阵理论基本知识
矩阵理论的基本概念1.奇异矩阵1)方阵;2)行列式为零,即不可逆矩阵;3)0Ax =有非零解或无解; 非奇异矩阵:1)方阵;2)行列式不为零,即可逆矩阵;3)0Ax =只有零解,因为A 可逆.2.酉矩阵 n 阶复方阵U 的n 个列向量是U 空间的一个标准正交基，则U 是酉矩阵(Unitary Matrix )。
一个简单的充分必要判别准则是：方阵U 的共轭转置乘以H U 等于单位阵，则U 是酉矩阵。
即酉矩阵的逆矩阵与其共轭转置矩阵相等。
酉方阵在量子力学中有着重要的应用。
酉等价是标准正交基到标准正交基的特殊基变换。
酉矩阵的相关性质： 设有A ，B 矩阵（1）若A 是酉矩阵，则A 的逆矩阵也是酉矩阵;（2）若A ，B 是酉矩阵，则AB 也是酉矩阵;（3）若A 是酉矩阵，则|det |1A =;（4）A 是酉矩阵的充分必要条件是，它的n 个列向量是两两正交的单位向量.3.矩阵的奇异值4.矩阵的特征值n 维方阵A 的特征值定义为:使()0A I x λ-=有非零解x 的λ的取值,相应的非零解x 称为λ所对应的特征向量.因为()0A I x λ-=有非零解,其充要条件为||0A I λ-=.这是特征值求解的方法.确定λ后,代入()0A I x λ-=即可求解出相应的特征向量.5.矩阵的秩定义1. 在m n ⨯阶矩阵A 中,任意取k 行和k 列(1min(,))k m n ≤≤交叉点上的元素构成A 的一个k 阶子矩阵,此子矩阵的行列式,称为A 的一个k 阶子式.例如，在阶梯形矩阵中,选定1,3行和3,4列，它们交叉点上的元素所组成的2阶子矩阵的行列式就是矩阵A 的一个2阶子式.定义2. ()ij m n A a ⨯=的不为零的子式的最大阶数称为矩阵A 的秩，记作rA ，或rankA .特别规定零矩阵的秩为零.显然min(,)rA m n ≤,易得:若A 中至少有一个r 阶子式不等于零，且在min(,)r m n ≤时,A 中所有的1r +阶子式全为零,则A 的秩为r . 由定义直接可得n 阶可逆矩阵的秩为n ,通常又将可逆矩阵称为满秩矩阵, det()0A >;不满秩矩阵就是奇异矩阵,det()0A =.定义3. n 阶方阵的行列式 定义4. n 阶方阵A ，其对角线上元素的和称为矩阵的迹，记为1()nii i tr A a ==∑，它与矩阵的特征值之和相等。
矩阵论知识要点
证明 必要性显然，下面证明充分性.
设 A = ( aij )m n ，把 A 用列向量表示为
A ( a1 , a 2 , , a n ) ,
a1T a1Ta1 a1Ta2 a1Tan T T T T a2 a2 a1 a2 a2 a2 an T A A (a1, a2 ,, an ) , aT a T a aT a a T a n n n n 1 n 2
序言 • 矩阵论是一门经典的数学学科，也是一门繁 琐的、但有广泛应用价值的数学课程。 • 矩阵理论和方法是现代科技领域中处理有限 维空间形式与数量关系的强有力的不可缺少 的工具。 • 尤其是计算机的普及，更为矩阵论的应用提 供了广阔的应用舞台，如系统工程、控制工 程、最优化方法、管理工程等。
问题一 线性方程组的求解
4) 行列式 |A| 的各元素的代数余子式 Aij 所 构成的方阵
A11 A21 A12 A22 * A A A 2n 1n
叫做方阵 A 的伴随矩阵.
An1 An 2 , Ann
伴随矩阵具有重要性质: AA* = A*A =|A|E.
(1)
( A B) A B ;
H H H
(2) (A)
H
A ;
H
(3)
(4)
( AB) B A ;
H H H
(A ) A
H H
3)设 A (aij ) Cnn ，如果 AH A ，则称 是Hermite矩阵，如果 A 是反Hermite矩阵。
H
A
A ，则称 A
(iii) (A-1)-1 = A; (A)-1 = 1/ A-1 ( 0 );
矩阵论第一章
二、基与维数
设X是数域K上的线性空间, { x1 , x2 ,L , xn } ⊂ X . 相关与无关 若存在不全为零的数 ai ∈ K , i = 1, 2,L , n, 使 则称 { x1 , x2 ,L , xn } 是线性相关的，否则称为线性无关的. 生成空间 设 E ⊂ X , 称
M中元素 的个数
当 A1 = A2 = L = An 时，记A = A1 × A2 ×L × An
n
习惯上：有理数集Q、实数集R、整数集Z、
{ } C = {α α = ( x , x ,L, x ) ,其中x ,L, x ∈ C} R = { A A = ( a ) , a ∈ R} C = { A A = ( a ) , a ∈ C}
矩阵论课件
2013.9
矩阵论简介 矩阵论是线性代数的深入，是用现代数学 的方法对有限维空间的描述与分析；对复杂矩 阵的分析、刻画与处理。 矩阵论不仅是学习数学理论的一个基本工 具，也是工程技术领域处理大量有限维空间形 式与数量关系的强有力工具。因此也是许多研 究方向的博士生入学考试的规定课程。
第一章
=0
故M为R
的子线性空间。
二、基与维数
1 0 0 1 0 0 取e1 = , e2 = , e3 = ∈ M. 0 −1 0 0 1 0 x1 x2 0 0 因为 x1e1 + x2e2 + x3e3 = = x − x 0 0 1 3
是Z到Z的双射；
x11 f4 x21
x12 x22
x13 = ( x11 , x12 , x13 , x21 , x22 , x23 ) x23
是R2×3到R6的双射。
矩阵知识点总结大纲
矩阵知识点总结大纲一、矩阵的基本概念1.1 矩阵的定义1.2 矩阵的元素1.3 矩阵的维数1.4 矩阵的转置1.5 矩阵的特殊矩阵二、矩阵运算2.1 矩阵的加法2.2 矩阵的数乘2.3 矩阵的乘法2.4 矩阵的转置2.5 矩阵的幂2.6 矩阵的逆2.7 矩阵的行列式2.8 矩阵的秩三、线性方程组与矩阵3.1 矩阵的行简化阶梯形式3.2 矩阵的列简化阶梯形式3.3 矩阵的增广矩阵3.4 矩阵的系数矩阵3.5 矩阵的齐次线性方程组3.6 矩阵的非齐次线性方程组四、矩阵的应用4.1 线性代数4.2 计算机图形学4.3 信号处理4.4 优化问题4.5 统计学4.6 量子力学五、矩阵分析5.1 矩阵的迹5.2 矩阵的本征值与本征向量5.3 矩阵的相似矩阵5.4 矩阵的对角化5.5 矩阵的奇异值分解5.6 矩阵的正交矩阵六、矩阵的特征6.1 矩阵的周期性6.2 矩阵的稀疏性6.3 矩阵的对称性6.4 矩阵的正定性6.5 矩阵的随机性七、矩阵的发展历程7.1 矩阵的起源7.2 矩阵的发展7.3 矩阵的应用八、矩阵的未来发展8.1 矩阵的应用领域拓展8.2 矩阵的理论深化8.3 矩阵的计算方法改进九、矩阵的教学与研究9.1 矩阵的教学模式9.2 矩阵的教学资源9.3 矩阵的研究方向十、矩阵的未来前景10.1 矩阵的应用前景10.2 矩阵的教学前景10.3 矩阵的研究前景十一、矩阵的总结与展望11.1 矩阵的总结11.2 矩阵的展望结语矩阵知识点总结一、矩阵的基本概念1.1 矩阵的定义矩阵是一个按照长方形排列的数表。
其中的元素可以是数字、符号或数学式。
矩阵是线性代数的基本概念，应用非常广泛，涉及几何学、概率论、微分方程以及物理学和工程学等各个学科。
1.2 矩阵的元素矩阵的元素是矩阵中的一个具体数值或符号。
1.3 矩阵的维数一个矩阵的维数是指矩阵的行数与列数。
如果一个矩阵有m行n列，则称其为m×n阶矩阵。
《矩阵论》讲义
第一讲线性空间一、线性空间的定义及性质[知识预备]★集合：笼统的说是指一些事物（或者对象）组成的整体。
集合的表示：枚举、表达式集合的运算：并（），交（）另外，集合的“和”（＋）：并不是严格意义上集合的运算，因为它限定了集合中元素须有可加性。
★数域：一种数集，对四则运算封闭（除数不为零）。
比如有理数域、实数域（R）和复数域（C）。
实数域和复数域是工程上较常用的两个数域。
线性空间是线性代数最基本的概念之一，也是学习现代矩阵论的重要基础。
1．线性空间的定义：设V是一个非空集合，其元素用zx,,等表示；K是一个数域，y其元素用m,等表示。
如果V满足[如下8条性质，分两类]:k,l（I）在V中定义一个“加法”运算，即当Vx∈，时，有唯一的和y+（封闭性），且加法运算满足下列性质:x∈yV（1）结合律z=+)()(；+y+zxyx+（2）交换律x+；=yyx+（3）零元律存在零元素O，使x+；x=O（4）负元律 对于任一元素V x ∈，存在一元素V y ∈，使O y x =+，且称y 为x 的负元素，记为)(x -。
则有O x x =-+)(。
（II ）在V 中定义一个“数乘”运算，即当K k V x ∈∈,时，有唯一的V kx ∈（封闭性），且数乘运算满足下列性质: （5）数因子分配律 ky kx y x k +=+)(； （6）分配律 lx kx x l k +=+)(； （7）结合律 x kl lx k )()(=；（8）恒等律 x x =1； [数域中一定有1] 则称V 为数域K 上的线性空间。
注意以下几点：1）线性空间是基于一定数域来的。
同一个集合，对于不同数域，就可能构成不同的线性空间，甚至对有的数域能构成线性空间，而对其他数域不能构成线性空间。
2）两种运算、八条性质。
数域K 中的运算是具体的四则运算，而V 中所定义的加法运算和数乘运算则是抽象的、形式的。
3）除了两种运算和八条性质外，还应注意唯一性、封闭性是否满足。
矩阵知识点归纳
矩阵知识点归纳(一)二阶矩阵与变换1．线性变换与二阶矩阵在平面直角坐标系xOy 中，由⎩⎨⎧x ′＝ax ＋by ，y ′＝cx ＋dy ，(其中a ，b ，c ，d 是常数)构成的变换称为线性变换．由四个数a ，b ，c ，d 排成的正方形数表⎣⎡⎦⎤a bc d 称为二阶矩阵，其中a ，b ，c ，d 称为矩阵的元素，矩阵通常用大写字母A ，B ，C ，…或(a ij )表示(其中i ，j 分别为元素a ij 所在的行和列)．2．矩阵的乘法[a 11a 12]与列矩阵⎣⎡⎦⎤b 11b21的乘法规则为[a 11a 12]⎣⎡⎦⎤b 11b 21＝[a 11b 11＋a 12b 21]，二阶矩阵⎣⎡⎦⎤a bc d 与列矩阵⎣⎡⎦⎤x yM ＝⎣⎡⎦⎤1 00 1；θ对应的矩阵是M ＝⎣⎡⎦⎤cos θ －sin θsin θ cos θ；要看关于哪条直线对称．例如若关于x 轴对称，则变换对应矩阵为M 1＝⎣⎡⎦⎤1 00 －1；若关于y 轴对称，则变换对应矩阵为M 2＝⎣⎡⎦⎤－1 0 0 1；若关于坐标原点对称，则变换对应矩阵M 3＝⎣⎡⎦⎤－1 0 0 －1；M ＝⎣⎡⎦⎤k 1 00 k 2，表示将每个点的横坐标变为原来的k 1倍，纵坐标变为原来的k 2倍，k 1，k 2均为非零常数；x 轴的投影变换的矩阵为M ＝⎣⎡⎦⎤1 00 0； 要看沿什么方向平移，若沿x 轴平移|ky |个单位，则对应矩阵M ＝⎣⎡⎦⎤1 k 0 1，若沿y 轴平移|kx |个单位，则对应矩阵M ＝⎣⎡⎦⎤1 0k 1.(其中k 为非零常数)． 4．线性变换的基本性质设向量α＝⎣⎡⎦⎤x y ，规定实数λ与向量α的乘积λα＝⎣⎡⎦⎤λx λy ；设向量α＝⎣⎡⎦⎤x 1y 1，β＝⎣⎡⎦⎤x 2y 2，规定向量α与β的和α＋β＝⎣⎡⎦⎤x 1＋x 2y 1＋y 2.(1)设M 是一个二阶矩阵，α、β是平面上的任意两个向量，λ是一个任意实数，则①M (λα)＝λMα，②M (α＋β)＝Mα＋Mβ. (2)二阶矩阵对应的变换(线性变换)把平面上的直线变成直线(或一点)． (二)矩阵的逆矩阵、特征值与特征向量1．矩阵的逆矩阵(1)一般地，设ρ是一个线性变换，如果存在线性变换σ，使得σρ＝ρσ＝I ，则称变换ρ可逆．并且称σ是ρ的逆变换．(2)设A 是一个二阶矩阵，如果存在二阶矩阵B ，使得BA ＝AB ＝E ，则称矩阵A 可逆，或称矩阵A 是可逆矩阵，并且称B 是A 的逆矩阵．(3)(性质1)设A 是一个二阶矩阵，如果A 是可逆的，则A 的逆矩阵是唯一的．A 的逆矩阵记为A －1．(4)(性质2)设A ，B 是二阶矩阵，如果A ，B 都可逆，则AB 也可逆，且(AB )－1＝B －1A －1. (5)已知A ，B ，C 为二阶矩阵，且AB ＝AC ，若矩阵A 存在逆矩阵，则B ＝C .(6)对于二阶可逆矩阵A ＝⎣⎡⎦⎤a b c d (ad －bc ≠0)，它的逆矩阵为A －1＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤d ad －bc－bad －bc －c ad －bca ad －bc.2．二阶行列式与方程组的解对于关于x ，y 的二元一次方程组⎩⎨⎧ax ＋by ＝m ，cx ＋dy ＝n ，我们把⎪⎪⎪⎪a b c d 称为二阶行列式，它的运算结果是一个数值(或多项式)，记为det(A )＝⎪⎪⎪⎪a b c d ＝ad －bc . 若将方程组中行列式⎪⎪⎪⎪a b c d 记为D ，⎪⎪⎪⎪m b n d 记为D x ，⎪⎪⎪⎪a mc n 记为D y ，则当D ≠0时，方程组的解为⎩⎪⎨⎪⎧x ＝D xD ，y ＝D yD .设A 是一个二阶矩阵，如果对于实数λ，存在一个非零向量α，使得Aα＝λα，那么λ称为A 的一个特征值，α称为A 的一个属于特征值λ的一个特征向量．(2)特征多项式设λ是二阶矩阵A ＝⎣⎡⎦⎤a bcd 的一个特征值，它的一个特征向量为α＝⎣⎡⎦⎤x y ，则A ⎣⎡⎦⎤x y ＝λ⎣⎡⎦⎤x y ，即⎩⎨⎧ax ＋by ＝λx ，cx ＋dy ＝λy ，也即⎩⎨⎧(λ－a )x －by ＝0，－cx ＋(λ－d )y ＝0.(*)定义：设A ＝⎣⎡⎦⎤a bcd 是一个二阶矩阵，λ∈R ，我们把行列式f (λ)＝⎪⎪⎪⎪λ－a －b －c λ－d ＝λ2－(a ＋d )λ＋ad －bc 称为A 的特征多项式． (3)矩阵的特征值与特征向量的求法如果λ是二阶矩阵A 的特征值，则λ一定是二阶矩阵A 的特征多项式的一个根，即f (λ)＝0，此时，将λ代入二元一次方程组(*)，就可得到一组非零解⎣⎡⎦⎤x 0y 0，于是非零向量⎣⎡⎦⎤x 0y 0即为A 的属于λ的一个特征向量1001M⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，点的变换为(,)(,)x y x y →001k M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：1k >，将原来图形横坐标扩大为原来k 倍，纵坐标不变01k <<，将原来图形横坐标缩小为原来k 倍，纵坐标不变点的变换为(,)(,)x y kx y →100M k ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦： 1k >，将原来图形纵坐标扩大为原来k 倍，横坐标不变 01k <<，将原来图形纵坐标缩小为原来k 倍，横坐标不变点的变换为(,)(,)x y x ky →1001M ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦：点的变换为(,)(,)x y x y →- 变换前后关于x 轴对称1001M -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：点的变换为(,)(,)x y x y →- 变换前后关于y 轴对称1001M -⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦：点的变换为(,)(,)x y x y →-- 变换前后关于原点对称 0110M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：点的变换为(,)(,)x y y x → 变换前后关于直线y x =对称cos sin sin cos M θθθθ-⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：逆时针090：0110M -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦；顺时针090：0110M ⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦ 旋转变化矩阵还可以设为：a b M b a -⎡⎤=⎢⎥⎣⎦1000M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：将坐标平面上的点垂直投影到x 轴上 点的变换为(,)(,0)x y x →0001M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：将坐标平面上的点垂直投影到y 轴上 点的变换为(,)(0,)x y y →1010M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：将坐标平面上的点垂直于x 轴方向投影到y x =上点的变换为(,)(,)x y x x →0101M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：将坐标平面上的点平行于x 轴方向投影到y x =上点的变换为(,)(,)x y y y →11221122M ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦：将坐标平面上的点垂直于y x =方向投影到y x =上 点的变换为(,)(,)22x y x y x y ++→101k M ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：把平面上的点沿x 轴方向平移||ky 个单位点的变换为(,)(,)x y x ky y →+101M k ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦：把平面上的点沿y 轴方向平移||kx 个单位 点的变换为(,)(,)x y x kx y →+选修4-2矩阵知识要点 五种特殊变换⎢⎣⎡a a sin cos ⎥⎦⎤-a a c o s s i n ⎪⎩⎪⎨⎧+=-=a y a x y a y a x x c o s s i n s i n c o s''关于X 轴对称⎢⎣⎡01 ⎥⎦⎤-10 ⎪⎩⎪⎨⎧-==y y xx '' 关于Y 轴对称⎢⎣⎡-01 ⎥⎦⎤10 ⎪⎩⎪⎨⎧=-=y y xx '' 关于Y=X 对称⎢⎣⎡10 ⎥⎦⎤01 ⎪⎩⎪⎨⎧==yy xx '' 纵轴伸缩⎢⎣⎡01⎥⎦⎤k 0 ⎪⎩⎪⎨⎧==ky y xx '' 横轴伸缩⎢⎣⎡0k ⎥⎦⎤10 ⎪⎩⎪⎨⎧==yy kxx '' 横纵均伸缩⎢⎣⎡01k ⎥⎦⎤20k ⎪⎩⎪⎨⎧==yk y xk x 2'1' 关于X 轴正投影⎢⎣⎡00 ⎥⎦⎤01 ⎪⎩⎪⎨⎧==0''y xx关于Y 轴正投影⎢⎣⎡00 ⎥⎦⎤10 ⎪⎩⎪⎨⎧==yy x ''关于AX+BY=0投影⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+22222BA AB B A B ⎥⎥⎥⎥⎦⎤++-22222B A A B A AB⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++-=+-+=y B A A x B A AB y y B A ABx B A B x 22222'22222' 沿X 轴平行方向移ky 个单位⎢⎣⎡01⎥⎦⎤1k⎪⎩⎪⎨⎧=+=yy kyx x ''沿Y 轴平行方向移kx 个单位⎢⎣⎡k 1⎥⎦⎤10⎪⎩⎪⎨⎧+==ykx y xx ''有关矩阵的乘法1． 矩阵A=⎢⎣⎡c a⎥⎦⎤d b 与→a =⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x 相乘 =→a A ⎢⎣⎡ca⎥⎦⎤d b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡++dy cx by ax=→)(a A λ⎢⎣⎡ca⎥⎦⎤d b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x λ=⎢⎣⎡ca ⎥⎦⎤d b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x λλ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++y d x c y b x a λλλλ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++dy cx by ax λλλλ=→a A λ →→→→+=+b A a A b a A )( →→→→+=+b A a A b a A 2121)(λλλλ复合变换→→=a AB a B A )()( 若向量a 先经过矩阵A 再经过矩阵B 变换后⇔→a BA )()(BC A C AB = BA AB ≠（矩阵相乘没有交换律） l k l k A A A += 若AC=AB 但 B C ≠（没有消去律）kl l k A A =)( 若A AE A E ==22 2E 为单位矩阵)(x f 经过矩阵变换后得曲线)('x f（五种特殊变换，除了投影变换外其他都有逆矩阵） 已知 矩阵A=⎢⎣⎡c a⎥⎦⎤d b 求逆矩阵1-A , 若==A A det c a d b =0≠-bc ad 则A 有逆矩阵1-A=⎢⎢⎢⎢⎣⎡-Ac Ad ⎥⎥⎥⎥⎦⎤-A a A b 21E AA =-⎢⎣⎡01 ⎥⎦⎤10 为单位矩阵 2E ⎢⎣⎡00⎥⎦⎤00 为零矩阵 →0已知⎩⎨=+fdy cx A=⎢⎣c⎥⎦⎤d 为二元一次方程组的系数矩阵 这二元一次方程组可写成⎢⎣⎡c a⎥⎦⎤d b ⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡f e1-A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡f e =⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x已知⎨⎧=+0by ax （其中d c b a ,,,是不全为0的常数） 则此二元一次方程组有非0解的充要条件是c ad b =0已知A=⎢⎣c⎥⎦d a =⎥⎦⎤⎢⎣fe 求特征值λ、特征向量→ξ和→a A n令=)(λf ca --λdb--λ=0 解出21λλλλ==或当1λλ= 当 2λλ=⎩⎨⎧=-+-=--0)(011y d cx by x a λλ）（ ⎩⎨⎧=-+-=--0)(022y d cx by x a λλ）（ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∴→111y x ξ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∴→222y x ξ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∴→111y x ξ是A 属于1λλ=的一个 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∴→222y x ξ是A 属于2λλ=的一个特征向量 特征向量设→→→+=2211ξξk k a 得⎩⎨⎧==21k k∴→a A n=→→+222111ξλξλn nk k。
矩阵知识点归纳
矩阵知识点归纳矩阵是线性代数中一种重要的数学工具，它广泛应用于科学、工程、计算机科学等领域。
本文将对矩阵的基本概念、运算法则以及常见的矩阵类型进行归纳总结。
一、矩阵的基本概念1. 矩阵的定义：矩阵是由m行n列的元素排列而成的矩形阵列，用大写字母表示，如A。
其中，m表示矩阵的行数，n表示矩阵的列数。
2. 元素：矩阵中的数值称为元素，用小写字母表示，如a。
矩阵A的第i行第j列的元素表示为a_ij。
3. 零矩阵：所有元素都为0的矩阵，用0表示。
4. 单位矩阵：主对角线上的元素为1，其他元素为0的矩阵，用I表示。
5. 行向量和列向量：只有一行的矩阵称为行向量，只有一列的矩阵称为列向量。
二、矩阵的运算法则1. 矩阵的加法：两个相同维数的矩阵相加，即对应位置的元素相加。
2. 矩阵的减法：两个相同维数的矩阵相减，即对应位置的元素相减。
3. 矩阵的数乘：用一个数乘以矩阵的每个元素。
4. 矩阵的乘法：矩阵乘法需要满足左矩阵的列数等于右矩阵的行数。
若A是m×n的矩阵，B是n×p的矩阵，那么A与B的乘积AB是m×p的矩阵，且AB的第i行第j列元素为A的第i行与B的第j列对应元素的乘积之和。
5. 转置：将矩阵的行和列对调得到的矩阵称为原矩阵的转置。
若A为m×n的矩阵，其转置记作A^T，即A的第i行第j列元素等于A^T的第j行第i列元素。
三、常见的矩阵类型1. 方阵：行数和列数相等的矩阵称为方阵。
2. 对角矩阵：主对角线以外的元素都为0的方阵称为对角矩阵。
3. 上三角矩阵：主对角线以下的元素都为0的方阵称为上三角矩阵。
4. 下三角矩阵：主对角线以上的元素都为0的方阵称为下三角矩阵。
5. 对称矩阵：元素满足a_ij=a_ji的方阵称为对称矩阵。
6. 反对称矩阵：元素满足a_ij=-a_ji的方阵称为反对称矩阵。
7. 单位矩阵：主对角线上的元素为1，其他元素为0的方阵称为单位矩阵。
四、矩阵的性质1. 矩阵的零点乘法：任何矩阵与零矩阵相乘，结果都是零矩阵。
矩阵的总结知识点
矩阵的总结知识点一、矩阵的基本概念1. 矩阵的定义矩阵是一个按照矩形排列的数学对象。
矩阵的概念最早出现在线性代数理论中，它是由m行n列的数字排成的矩形阵列。
通常表示为一个大写字母，比如A，而矩阵中的元素通常用小写字母表示，比如a_ij，表示在第i行第j列的元素。
2. 矩阵的类型根据矩阵的形状和性质不同，可以将矩阵分为多种类型，比如方阵、对称矩阵、对角矩阵、三角矩阵等。
方阵是指行数和列数相等的矩阵，对称矩阵是指矩阵关于主对角线对称，对角矩阵是指除了主对角线上的元素外，其他元素都为零，而三角矩阵是指上三角或下三角矩阵。
3. 矩阵的运算矩阵的运算包括矩阵的加法、减法、数乘、矩阵的乘法等。
其中，矩阵的加法和减法要求相加的矩阵具有相同的形状，即行数和列数相同；而矩阵的数乘是指矩阵中的每个元素都乘以一个标量；矩阵的乘法是指矩阵A的列数等于矩阵B的行数时，可以进行矩阵乘法运算。
4. 矩阵的转置和逆矩阵矩阵的转置是指将矩阵的行和列对调得到一个新的矩阵，记作A^T。
而逆矩阵是指如果一个矩阵A存在逆矩阵A^(-1)，使得A*A^(-1)=I，其中I是单位矩阵，则称矩阵A可逆，否则称矩阵A为奇异矩阵。
二、矩阵的应用1. 线性方程组的求解矩阵可以用来表示和求解线性方程组，线性方程组可以表示成AX=B的形式，其中A是系数矩阵，X是未知数矩阵，B是常数矩阵。
通过矩阵的基本变换和行列式的计算，可以求解线性方程组的解。
2. 数据处理和分析在数据处理和分析领域，矩阵可以用来表示和处理大规模的数据集。
比如，在机器学习算法中，可以通过矩阵的运算和矩阵分解来进行数据的降维和特征的提取。
3. 控制理论在控制理论中，矩阵可以用来描述线性系统的状态方程和控制方程，通过对状态矩阵和控制矩阵的计算和分析，可以得到系统的稳定性和控制性能。
4. 计算机图形学在计算机图形学中，矩阵可以用来描述和处理图形的旋转、平移、缩放等变换，通过矩阵的运算和矩阵乘法，可以实现图形的变换和动画效果。
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矩阵论知识点
第一章：矩阵的相似变换
1. 特征值，特征向量
特殊的：Hermite矩阵的特征值，特征向量
2. 相似对角化
充要条件：（1）（2）（3）（4）
3. Jordan标准形
计算：求相似矩阵P及Jordan标准形
求Jordan标准形的方法：
特征向量法，初等变换法，初等因子法
4. Hamilton-Cayley定理
应用：待定系数法求解矩阵函数值
计算：最小多项式
5. 向量的内积
6. 酉相似下的标准形
特殊的：A酉相似于对角阵当且仅当A为正规阵。
第二章：范数理论
1. 向量的范数
计算：1，2，
范数2. 矩阵的范数
计算：1，2，，m , F 范数，谱半径
3. 谱半径、条件数
第三章：矩阵分析
1. 矩阵序列
2. 矩阵级数
特别的：矩阵幂级数
计算：判别矩阵幂级数敛散性，计算收敛的幂级数的和
3. 矩阵函数
计算：矩阵函数值，
At e ，Jordan 矩阵的函数值
4. 矩阵的微分和积分
计算：函数矩阵，数量函数对向量的导数
如，dt dA(t),dt dA(t)
,)()(X R AX
X X X X f T T T 等
5. 应用
计算：求解一阶常系数线性微分方程组
第四章：矩阵分解
1. 矩阵的三角分解
计算：Crout分解，Doolittle分解，Choleskey分解2. 矩阵的QR分解
计算：Householder矩阵，Givens矩阵，
矩阵的QR分解或者把向量化为与1e同方向3. 矩阵的满秩分解
计算：满秩分解，奇异值分解
4. 矩阵的奇异值分解
第五章：特征值的估计与表示
1. 特征值界的估计
计算：模的上界，实部、虚部的上界
2. 特征值的包含区域
计算：Gerschgorin定理隔离矩阵的特征值
3. Hermite矩阵特征值的表示
计算：矩阵的Rayleigh商的极值
4. 广义特征值问题
AX转化为一般特征值问题
计算：BX
第六章：广义逆矩阵
1. 广义逆矩阵的概念
2. {1}逆及其应用
计算：）（1A ，
判别矩阵方程D AXB ，b Ax 解的情况
3. Moore-Penrose 逆A
计算：利用A 判别方程组b Ax 解的情况，
并求极小范数解或极小范数最小二乘解
第七章：矩阵的直积
1. 矩阵的直积
计算：B A 的特征值，行列式，迹
2. 矩阵的行拉直
计算：AXB 的行拉直，求解矩阵方程F
XB
AX 第八章：线性空间与线性变换
1. 线性空间的基、维数、坐标
计算：基、维数、坐标，值域和核空间
2. 线性变换
计算：线性变换的矩阵，线性变换的值域与核的基与维数
3. 欧氏空间
1. 求相似矩阵P 及Jordan 标准形
2. 求解一阶常系数线性微分方程组
3. Crout 分解，Doolittle 分解
4. 矩阵的QR 分解或者把向量化为与1e 同方向
5. 奇异值分解
6. Gerschgorin 定理隔离矩阵的特征值
7. 利用A 判别方程组b Ax 解的情况，
并求极小范数解或极小范数最小二乘解
8. 求解矩阵方程F
XB AX 1.向量1，2，范数，矩阵的1，2，，m , F 范数，谱半径
2.判别矩阵幂级数敛散性，计算收敛的幂级数的和
3.矩阵函数值，At e ，Jordan 矩阵的函数值
4.函数矩阵，数量函数对向量的导数
如，dt dA(t),dt dsinAt ，)
()(X R AX X X X X f T
T
T 等
5.模的上界，实部、虚部的上界
6.矩阵的Rayleigh 商的极值
7.广义特征值BX AX 转化为一般特征值问题
8.）（1A ，B A 的特征值，行列式，迹
9.基、维数、坐标，值域和核空间
10.线性变换的矩阵，线性变换的值域与核的基与维数。