2.1.1矩阵的概念
各种矩阵的概念
各种矩阵的概念矩阵是现代数学的一个基本概念，广泛应用于线性代数、微积分、概率论、统计学等领域。
它是由若干行和列组成的一个矩形阵列。
在这篇文章中，我将介绍矩阵的基本概念和一些常见的矩阵类型。
一、基本概念1.1 元素：矩阵中每个所在行列交叉点上的数称为元素。
常用小写字母表示，如a_ij表示第i行第j列的元素。
1.2 阶数：矩阵的行数和列数称为矩阵的阶数。
如果一个矩阵有m行n列，记作m×n的矩阵，其中m和n分别表示矩阵的行数和列数。
1.3 主对角线：一个方阵从左上角到右下角的斜线称为主对角线。
1.4 零矩阵：所有元素都为零的矩阵称为零矩阵，用0表示。
二、特殊类矩阵2.1 方阵：行数和列数相同的矩阵称为方阵。
它可以表示线性变换、线性方程组等。
2.2 对称矩阵：主对角线两侧的元素相等的方阵称为对称矩阵。
如果一个矩阵A 满足A_ij=A_ji，其中A_ij表示第i行第j列的元素，A_ji表示第j行第i列的元素，则称矩阵A为对称矩阵。
2.3 反对称矩阵：主对角线上的元素为零，且A_ij=-A_ji的方阵称为反对称矩阵。
2.4 单位矩阵：主对角线上的元素为1，其余元素为零的方阵称为单位矩阵，用I表示。
例如，3×3的单位矩阵是[[1, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1]]。
2.5 对角矩阵：主对角线以外的元素全部为零的方阵称为对角矩阵。
例如，一个对角矩阵可以表示特定向量的缩放因子。
2.6 上三角矩阵：主对角线以下的元素全部为零的方阵称为上三角矩阵。
例如，一个上三角矩阵的所有元素在主对角线和主对角线上方。
2.7 下三角矩阵：主对角线以上的元素全部为零的方阵称为下三角矩阵。
例如，一个下三角矩阵的所有元素在主对角线和主对角线下方。
三、矩阵运算3.1 矩阵的加法：相同阶数的两个矩阵相加，只需将对应位置上的元素相加。
3.2 矩阵的数乘：一个矩阵中的每个元素都乘以一个常数，结果仍然是一个矩阵。
矩阵PPT课件
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2、 矩阵加法的运算规律
1 A B B A;
2 A B C A B C .
3 A O O A A.
a11 b11
A
B
a21 b21
am1 bm1
a12 b12 a22 b22
am 2 bm 2
a1n b1n a2n b2n
amn bmn
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说明 只有当两个矩阵是同型矩阵时，才能进 行加法运算.
12 3 5 1 8 9 例如 1 9 0 6 5 4
1 2 3
0 1 2
A
4
5
6
，B
3
4
5 ，
7 8 9
6 7 8
求 2。A 3B
1 2 3 0 1 2
解：
2A 3B 2 4 5 6 3 3 4 5
7 8 9 6 7 8
2 4 6 0 3 6 2 1 0 8 10 12 9 12 15 1 2 3
14 16 18 18 21 24 4 5 6
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例2 已知
A
2 7
0 9
，B
2 9
74，且A 2X B， 求 。X
解：
X
1（B 2
A）
1 2
4 2
42
2 1
21
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三、矩阵与矩阵相乘
１、定义
设 A 是aij 一 个 矩m阵 s， 是B一 个bij
s 矩n 阵，那么规定矩阵 与A矩阵 的B乘积
线性代数课件第2章矩阵
于乘法中的数1． 课件
20
定义5 方阵 A 的 n 次幂定义为 n 个方阵 A 连
乘，即
6 47n个48
An A AL A
其中 n 为正整数，规定 A0 E ，其运算规律：
（1）AkAl Akl ；
（2）(Ak)l Akl (k,l为正整数) ．
因为矩阵乘法不满足交换律，所以两个 n 阶方
数，记 A ( a ij ) ， A 称为 A的共轭矩阵．
其运算规律（设 A，B为复矩阵，为复数，且
运算都是可行的）：
（1） ABAB； （2） AA ；
（3） ABAB．
课件
27
2.3 逆矩阵
课件
28
2.3.1 逆矩阵的定义及性质
定义9 设 A 为 n 阶方阵，若存在 n 阶方阵 B ，
课件
23
所以
0 17
( A B )T
1
4
1
3
3 1 0
解法2 (AB)TBTAT
1 4 2 2 1 0 17 7 2 0 0 314 13
1 3 11 2 3 10
课件
24
定义7 设 A为 n阶方阵，若满足 AT A ，则
称 A为对称矩阵，即 ai jaji(i,j1 ,2,,n)
a21
b21
M
a12 b12 L a22 b22 L
M
am1
bm1
am2 bm2
L
a1n b1n
a2n
b2n
M
amn
bmn
= (aij + bij ) 课件
10
例1 设
A
3 1
0 4
75,
则
《2.1.1 逆矩阵的定义》教案2
《2.1.1 逆矩阵的定义》教案2教学目标会证明逆矩阵的唯一性和111)(---=A B AB 等简单性质，并了解其在变换中的意义；教学重难点1、能用变换与映射的观点认识解线性方程组的意义；2、会用系数矩阵的逆矩阵解方程组；3、会通过具体的系数矩阵，从几何上说明线性方程组解的存在性，唯一性。
教学过程在前面，我们看到矩阵的运算性形式上有些类似于数的地方。
比如零矩阵n m O ⨯在矩阵的加法中与数0在数的加法中有类似的性质：n m n m n m A O A ⨯⨯⨯=+；单位矩阵n I 在矩阵的乘法中与数1在数的乘法中有类似的性质：n m n n m A I A ⨯⨯=，n m n m m A A I ⨯⨯=。
而在数的乘法中，对于任何一个数0≠a 有所谓它的倒数1-a 存在，适合111==--a a aa 。
下面我们在矩阵的范围中引进起到类似作用的所谓逆矩阵的概念。
对于n 阶矩阵A ，如果存在n 阶矩阵B ，使得I BA AB ==则称矩阵A 为可逆矩阵，而称矩阵B 为A 的逆矩阵。
如果A 可逆，则A 的逆矩阵是唯一的。
事实上，如果B 和C 都是A 的逆矩阵，则有I BA AB ==，I CA AC ==那么C IC C BA AC B BI B =====)()(即 C B =。
我们把矩阵A 唯一的逆矩阵记作1-A ，读作A 的逆。
注意，1-A 不能读作A 的负一次方，同时由于我们没有定义过矩阵的除法，1-A 也不能看作A1。
1．伴随矩阵求逆法若n 阶矩阵A 的行列式0≠A ，则称矩阵A 为非奇异的或非退化的。
n 阶矩阵()ij a A =为可逆的充分必要条件是A 为非奇异的，而且*-=A AA 11 其中⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=*nn nn n n A A AA A A A A A A ΛM O M M ΛΛ212221212111 称为A 的伴随矩阵，ij A 是A 中元素ij a 的代数余子式。
高中数学 2.1.1矩阵的概念教案 苏教版选修4-2
3.设A= , B= , 若A=B , 试求x , y , m , n .
4.下图是各大洋面积统计表.
海洋名
情感、态度与价值观：提供自主探索的空间，通过研究实例，学会从实际出发探究问题，总结过程，得出结论。
教学重点：恒等变换、伸压变换的概念
教学难点：恒等变换、伸压变换的矩阵
教学过程：
一、问题情境:
已知△ABC , A(2 , 0) , B(-1 , 0) , C(0 , 2) , 它们在变换T作用下保持位置不变, 能否用矩阵M来表示这一变换?
思考: 若旋转30°, 结果如何呢? 旋转45°呢?
例2、求△ABC在矩阵M= 作用下变换得到的图形, 并画出示意图, 其中A(0 , 0) , B(2 , ), C(0 , 3) .
例3、已知曲线C : y=lgx , 将它绕原点顺时针旋转90°得到曲线C′, 求C′的方程.
四、课堂小结：
五、课堂练习：练习: 书P337 , 8
六、回顾反思：
七、课外作业：
1. 将图形变换为关于x轴对称的图形的变换矩阵为_____________ .
将图形变换为关于y轴对称的图形的变换矩阵为_____________ .
将图形变换为关于原点对称的图形的变换矩阵为_____________ .
2.求△ABC在矩阵M= 作用下变换得到的图形, 其中A(1 , 1) , B(4 , 2) , C(3 , 0) .
四、课堂小结：
五、课堂练习：P331 , 2 .
矩阵与变换
对应的矩阵叫做切变变换矩阵。
2.3 变换的复合与矩阵的乘法
2.3.1 矩阵乘法的概念 2.3.2 矩阵乘法的的简单性质
建构数学
规定：矩阵乘法的法则是:
a c
b e g d
f ae + bg af + bh ce + dg cf + dh h
一般地，对于平面上的任意一点（向量） ( x, y ), 若按照对应法则T，总能对应唯一的一个 平面点(向量） x, y ), 则称T 为一个变换，简记 （ 为 T： , y ) x, y )， (x （ 或 x x T： . y y
一般地，对于平面向量的变换T，如果变换 规则为 x x ax + by T： y , 坐标变换的形式 y cx + dy 那么，根据二阶矩阵与向量的乘法规则可以改写为 x x a b x T： y y 矩阵乘法的形式 y c d 的矩阵形式，反之亦然（a, b, c, d R ).
建构数学
设矩阵A＝
f (l )
a b R，我们把行列式 c d ，l
l a
c
b
l d 称为A的特征多项式。
l 2 (a + d )l + ad bc
分析表明，如果l是矩阵A的特征值，则f (l)0 x0 此时，将l代入方程组(*)，得到一组非零解 y0 x0 即 为矩阵A的属于l的一个特征向量. y0
切变变换
矩阵
1 k 0 1 把平面上的点P(x,
y)沿x轴方向
平移|ky|个单位: 当ky>0时，沿x轴正方向移动； 当ky<0时，沿x轴负方向移动； 当ky=0时，原地不动. 在此变换作用下，图形在x轴上的点是不动点。
矩阵知识点总结图解
矩阵知识点总结图解一、矩阵的定义1.1 矩阵的概念矩阵是一个由m行n列的数域中的数字组成的矩形数组。
例如，一个3行2列的矩阵可以表示为：\[ \begin{bmatrix}a_{11} & a_{12} \\a_{21} & a_{22} \\a_{31} & a_{32} \\\end{bmatrix}\]1.2 矩阵的基本术语- 行数：矩阵中的行数为m。
- 列数：矩阵中的列数为n。
- 元素：矩阵中的每个数字称为元素，如矩阵中的a11、a12等。
- 维数：一个m行n列的矩阵的维数为m×n。
1.3 矩阵的表示矩阵可以用方括号表示，矩阵中的元素用逗号隔开，例如：\[ A = \begin{bmatrix}1 &2 &3 \\4 &5 &6 \\\end{bmatrix}\]二、矩阵的基本运算2.1 矩阵的加法对于两个相同维数的矩阵A和B，它们的加法定义为矩阵中相应位置元素的和。
即：\[ A + B = \begin{bmatrix}a_{11}+b_{11} & a_{12}+b_{12} & a_{13}+b_{13} \\a_{21}+b_{21} & a_{22}+b_{22} & a_{23}+b_{23} \\\end{bmatrix}\]2.2 矩阵的数乘对于一个m行n列的矩阵A和一个数k，它们的数乘定义为矩阵中每个元素与k的乘积。
即：\[ kA = \begin{bmatrix}ka_{11} & ka_{12} & ka_{13} \\ka_{21} & ka_{22} & ka_{23} \\\end{bmatrix}\]2.3 矩阵的乘法对于一个m行n列的矩阵A和一个p行q列的矩阵B，若n=p，则它们的乘法定义为：\[ AB = C \]其中C是一个m行q列的矩阵，其中元素cij的计算方式为：\[ c_{ij} = a_{i1}b_{1j} + a_{i2}b_{2j} + \cdots + a_{in}b_{nj} \]2.4 矩阵的转置一个m行n列的矩阵A的转置是一个n行m列的矩阵，其中元素aij转置为aji。
2.1 矩阵的概念 2.2矩阵的运算
a11 b11 a 21 b21 a b m1 m1
a12 b12 a 22 b22 a m 2 bm 2
a1n b1n a 2 n b2 n a mn bmn
简记为：A B (aij ) (bij ) (aij bij )
三、矩阵与矩阵的乘法
定义2· 5
B 设矩阵 A (aij ) ms ， (bij ) sn，由元素
cij ai1b1 j ai 2b2 j aisbsj aikbkj
k 1
s
构成的矩阵 C (cij ) mn称为矩阵A与矩阵B的乘积。 记为 即:
a11 a i1 a m1
a12 a 22 am2
a1n a2n a mn
•
1.
矩阵概念与行列式概念的区别：
a11 a12 a1n a 21 a 22 a 2 n 一个行列式 D a n1 a n 2 a nn
代表一个数
（*）
把方程组中系数aij及常数项 bi 按原来次序取出， 作一个矩阵
a11 a 21 a m1 a12 a 22 a1n a2n b1 b2 bm m×(n+1)
=A
增广矩阵
a m 2 a mn
则线性方程组（*）与 A 之间的关系是1-1对应的
则称矩阵A与矩阵B相等。记为：A=B
1 a c 1 1 例如：若 A B 且A=B 2 b 3 0 d
则有c=0; a=-1; b=2; d=3
一、矩阵的加法
线性代数矩阵及其运算
f (A)g (A) g (A)f (A) 从 而 A的 多 项 式 可 以 象 数 x的 多 项 式 分 解 因 式 . 如 ： A 2 3 A 2 E ( A 2 E )( A E )
(3)(A )TA T (4)(A B )TB TA T
证明 （1）、（2）、（3）易证，下证明(4). 设矩阵 A为m×s 阶矩阵，矩阵 B为s×n阶矩阵，那么： ( AB)T与 BTAT 是同型矩阵； 又设 C = A B，因为 CT的第 i 行第 j 列的元素正好是 C 的 cji ，即 cji=aj1b1i+aj2b2i+…+ajsbsi =b1iaj1+b2iaj2+…+bsiajs 而b1i，b2i，…，bsi 正好是 BT的第 i 行，aj1,aj2,…,ajs 正好是 AT的第 j 列，因此 cji 是 BTAT的第 i 行第 j 列的元素。故
记
A(ai j)mn xx1
xn
则非齐次线性方程组可简记为
bb1
bm
Axb
2. 矩阵乘法与加法满足的运算规律
(1)(AB)CA(BC)
(2)(AB)(A)BA(B)
(3)A(BC)ABAC (BC)ABACA (4) EmAmnAmn AmnEnAmn
关于矩阵乘法的注意事项： （1）矩阵 A 与矩阵 B 做乘法必须是左矩阵的列数与右
8、再讲几类特殊的矩阵 1) 伴随矩阵：设 A=(aij)n×n，矩阵A中元素aij的代数余子式Aij构成的如下矩阵
A11 A21 ... An1
矩阵典型习题解析
2 矩阵矩阵是学好线性代数这门课程的基础，而对于初学者来讲，对于矩阵的理解是尤为的重要；许多学生在最初的学习过程中感觉矩阵很难，这也是因为对矩阵所表示的内涵模糊的缘故。
其实当我们把矩阵与我们的实际生产经济活动相联系的时候，我们才会发现，原来用矩阵来表示这些“繁琐”的事物来是多么的奇妙！于是当我们对矩阵产生无比的兴奋时，那么一切问题都会变得那么的简单!2.1 知识要点解析2.1.1 矩阵的概念1．矩阵的定义由m×n 个数),,2,1;,,2,1(n j m i a ij ==组成的m 行n 列的矩形数表⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=mn m m n n a a a a a a a a a A 212222111211称为m×n 矩阵，记为n m ij a A ⨯=)( 2．特殊矩阵（1）方阵：行数与列数相等的矩阵；（2）上（下）三角阵：主对角线以下（上）的元素全为零的方阵称为上（下）三角阵；（3）对角阵：主对角线以外的元素全为零的方阵； （4）数量矩阵：主对角线上元素相同的对角阵；（5）单位矩阵：主对角线上元素全是1的对角阵，记为E ； （6）零矩阵：元素全为零的矩阵。
3．矩阵的相等 设mn ij mn ij b B a A )(;)(==若 ),,2,1;,,2,1(n j m i b a ij ij ===，则称A 与B 相等，记为A=B 。
2.1.2 矩阵的运算1．加法（1）定义：设mn ij mn ij b B A A )(,)(==，则mn ij ij b a B A C )(+=+= （2）运算规律① A+B=B+A ；②（A+B ）+C =A +（B+C ）③ A+O=A④ A +（-A ）=0， –A 是A 的负矩阵2．数与矩阵的乘法（1）定义：设,)(mn ij a A =k 为常数，则mn ij ka kA )(= （2）运算规律 ① K (A+B ) =KA+KB , ② (K+L )A =KA+LA ,③ (KL ) A = K (LA )3．矩阵的乘法（1）定义：设.)(,)(np ij mn ij b B a A ==则,)(mp ij C C AB ==其中∑==nk kjik ij b aC 1（2）运算规律①)()(BC A C AB =；②AC AB C B A +=+)( ③CA BA A C B +=+)( （3）方阵的幂①定义：A n ij a )(=，则Kk A A A =②运算规律：n m n m A A A +=⋅；mn n m A A =)( （4）矩阵乘法与幂运算与数的运算不同之处。
矩阵的概念及其线性运算
.第二章 矩阵§2.1 矩阵的概念及其线性运算学习本节内容，特别要注意与行列式的有关概念、运算相区别。
一．矩阵的概念矩阵是一张简化了的表格,一般地⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛mn m m n n a a a a a a a a a 212222111211 称为n m ⨯矩阵,它有m 行、n 列，共n m ⨯个元素，其中第i 行、第j 列的元素用j i a 表示。
通常我们用大写黑体字母A 、B 、C ……表示矩阵。
为了标明矩阵的行数m 和列数n ,可用n m ⨯A 或()i jm na ⨯表示。
矩阵既然是一张表，就不能象行列式那样算出一个数来。
所有元素均为0的矩阵，称为零矩阵，记作O 。
两个矩阵A 、B 相等，意味着不仅它们的行、列数相同，而且所有对应元素都相同。
记作B A =。
如果矩阵A 的行、列数都是n ，则称A 为n 阶矩阵，或称为n 阶方阵。
n 阶矩阵有一条从左上角到右下角的主对角线。
n 阶矩阵A 的元素按原次序构成的n 阶行列式，称为矩阵A 的行列式，记作A 。
在n 阶矩阵中，若主对角线左下侧的元素全为零，则称之为上三角矩阵；若主对角线右上侧的元素全为零，则称之为下三角矩阵；若主对角线两侧的元素全为零，则称之为对角矩阵。
主对角线上元素全为1的对角矩阵，叫做单位矩阵，记为E ，即⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=100010001E n ⨯1矩阵（只有一行）又称为n 维行向量；1⨯n 矩阵（只有一列）又称为n 维列向量。
行向量、列向量统称为向量。
向量通常用小写黑体字母a ，b ，x ，y ……表示。
向量中的元素又称为向量的分量。
11⨯矩阵因只有一个元素，故视之为数量，即()a a =。
二．矩阵的加、减运算如果矩阵A 、B 的行数和列数都相同，那么它们可以相加、相减，记为B A +、B A -。
分别称为矩阵A 、B 的和与差。
B A ±表示将A 、B 中所有对应位置的元素相加、减得到的矩阵。
自考04184线性代数(经管类)讲义第二章 矩 阵
第二章矩阵2.1矩阵的概念定义2.1.1由m×n个数a ij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）排成一个m行n列的数表用大小括号表示称为一个m行n列矩阵。
矩阵的含义是：这m×n个数排成一个矩形阵列。
其中a ij称为矩阵的第i行第j列元素（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），而i称为行标，j称为列标。
第i行与第j列的变叉位置记为（i，j）。
通常用大写字母A，B，C等表示矩阵。
有时为了标明矩阵的行数m和列数n，也可记为A=（a ij）m×n或（a ij）m×n或A m×n当m=n时，称A=（a ij）n×n为n阶矩阵，或者称为n阶方阵。
n阶方阵是由n2个数排成一个正方形表，它不是一个数（行列式是一个数），它与n阶行列式是两个完全不同的概念。
只有一阶方阵才是一个数。
一个n阶方阵A中从左上角到右下角的这条对角线称为A的主对角线。
n阶方阵的主对角线上的元素a11，a22，…，a nn，称为此方阵的对角元。
在本课程中，对于不是方阵的矩阵，我们不定义对角元。
元素全为零的矩阵称为零矩阵。
用O m×n或者O（大写字）表示。
特别，当m=1时，称α=（a1，a2，…，a n）为n维行向量。
它是1×n矩阵。
当n=1时，称为m维列向量。
它是m×1矩阵。
向量是特殊的矩阵，而且它们是非常重要的特殊矩阵。
例如，（a，b，c）是3维行向量，是3维列向量。
几种常用的特殊矩阵：1.n阶对角矩阵形如或简写为（那不是A，念“尖”）的矩阵，称为对角矩阵，例如，是一个三阶对角矩阵，也可简写为。
2.数量矩阵当对角矩阵的主对角线上的元n阶数量矩阵素都相同时，称它为数量矩阵。
有如下形式：或。
（标了角标的就是N阶矩阵，没标就不知是多少的）特别，当a=1时，称它为n阶单位矩阵。
n阶单位矩阵记为E n或I n，即或在不会引起混淆时，也可以用E或I表示单位矩阵。
矩阵的概念及其线性运算知识讲解
第二章 矩阵§2.1 矩阵的概念及其线性运算学习本节内容，特别要注意与行列式的有关概念、运算相区别。
一．矩阵的概念矩阵是一张简化了的表格,一般地⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛mn m m n n a a a a a a a a a ΛΛΛΛΛΛΛ212222111211 称为n m ⨯矩阵,它有m 行、n 列，共n m ⨯个元素，其中第i 行、第j 列的元素用j i a 表示。
通常我们用大写黑体字母A 、B 、C ……表示矩阵。
为了标明矩阵的行数m 和列数n ,可用n m ⨯A 或()i jm na ⨯表示。
矩阵既然是一张表，就不能象行列式那样算出一个数来。
所有元素均为0的矩阵，称为零矩阵，记作O 。
两个矩阵A 、B 相等，意味着不仅它们的行、列数相同，而且所有对应元素都相同。
记作B A =。
如果矩阵A 的行、列数都是n ，则称A 为n 阶矩阵，或称为n 阶方阵。
n 阶矩阵有一条从左上角到右下角的主对角线。
n 阶矩阵A 的元素按原次序构成的n 阶行列式，称为矩阵A 的行列式，记作A 。
在n 阶矩阵中，若主对角线左下侧的元素全为零，则称之为上三角矩阵；若主对角线右上侧的元素全为零，则称之为下三角矩阵；若主对角线两侧的元素全为零，则称之为对角矩阵。
主对角线上元素全为1的对角矩阵，叫做单位矩阵，记为E ，即⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=100010001ΛΛΛΛΛΛΛE n ⨯1矩阵（只有一行）又称为n 维行向量；1⨯n 矩阵（只有一列）又称为n 维列向量。
行向量、列向量统称为向量。
向量通常用小写黑体字母a ，b ，x ，y ……表示。
向量中的元素又称为向量的分量。
11⨯矩阵因只有一个元素，故视之为数量，即()a a =。
二．矩阵的加、减运算如果矩阵A 、B 的行数和列数都相同，那么它们可以相加、相减，记为B A +、B A -。
分别称为矩阵A 、B 的和与差。
B A ±表示将A 、B 中所有对应位置的元素相加、减得到的矩阵。
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。
线性代数B-2.1 矩阵的概念与运算
an 或 (a1,a 2, , an)
a1 a2 只有一列的矩阵 B , a n
称为列矩阵(或列向量).
一、
矩阵的概念
1.3 一些特殊矩阵
(3)行数与列数都等于n的矩阵A，称为n阶方阵或 n 阶矩阵. 也可记作 An .
例如:
13 6 2 是一个3 阶方阵. 2 2 2 2 2 2
（J.J.Sylvester）在1850年首先使用的.
1858年,英国数学家凯莱 (A.Cayley)系统阐述了关
于矩阵的理论，他被认为是矩阵论的创始人.
矩阵在我国可追溯到东汉初年（公元一世纪）成书的《九
章算术》，其方程章第一题的方程实质上就是一个矩阵，所 用的解法就是矩阵的初等变换．
第二章 矩阵
例2.1 设
4 5 6 3 8 9 4 5 A , , B 3 2 4 5 7 6 5 8
4 8 5 9 6 4 3 5 12 14 10 8 则A＋B . 3 7 2 6 4 5 5 8 10 8 9 13
二、矩阵的运算
2.1 矩阵的加法
矩阵的加法 设A(aij)与B(bij) 则规定AB(aijbij ) 负矩阵--矩阵的减法 设矩阵 A(aij) 记 A(aij) A 称为矩阵 A 的 负矩阵 显然有 A(A)0 规定矩阵的减法为 ABA(B)
特殊矩阵
1.3 一些特殊矩阵 只有行矩阵元素间 a1 可以加逗号 零矩阵、非零矩阵. a2 a1 , a ,,an , 行矩阵与列矩阵; A B 2 , a 方阵 m n; a a a 0 11 11 12 1n a n 0 a0 a a22 a 0 21 22 2n 三角矩阵; 1 0 0 0 0 0 2 0 对角矩阵; 0 a0 a ann n1 n 20 nn a0 数量矩阵或标量矩阵 ; 0 10 0 0 n 单位矩阵; 0 0 0 1 0
矩阵的概念
定义4： 两个m n矩阵 A a , B b 的和
ij
ij
记作 A B ,规定 A B (a b ) 即：
ij
ij
a11 b11
A
B
a21
b21
am1
bm1
a12 b12 a22 b22
am2 bm2
a1n b1n
a2n
b2n
amn
bmn
注: 只有当两个矩阵是同型矩阵时，才能进行
例1
线性非齐次方程组
x1 3x3 x4 2 2x1 x2 2x4 1
3x1 2x2 x3 6x4 4
1 0 3 1 2
与
3 5 矩阵
2
1
0
2
1
相对应。对方程
3 2 1 6 4
组的解的讨论，可能化为对上述矩阵的讨论。
例2 某厂向三个商店发送四种产品的数量可列成
a11 a12 a13 a14
A
a21
a22
a23
a24 (也可用方括弧 表示)。其中
a31 a32 a33 a34
aij表示为工厂向第 i个店发送第 j 种产品的数量。
例3 1 0 3 5 是一个 2 4 实矩阵, 9 6 4 3
13 2
6 2
2i 2
是一个
33
复矩阵,
2 2 2
1 3 4
是一个 3 1 矩阵,
a2
a4
7) 数量矩阵: 主对角元素都相等的对角矩阵。记作
kE 或 kEn
k
kEn
k
பைடு நூலகம்
k
8) 单位方阵：主对角线上全为1的对角方阵，记作
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A, B,C送煤的量分别是200万吨、240万吨、160万吨；从乙矿区向
城市A, B,C送煤的量分别是400万吨、360万吨、820万吨。请用矩
阵表示从两矿区向三个城市送煤的量。
解：
• 甲矿区
• 乙矿区
城市A
200 400
城市B 城市C
240 160 360 820
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
其中A(1,0)，B(0,2), C(2,0).
y 2B
A
0
1
C 2
x
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
练一练
现用矩阵M
0 0
1 2
3 2
40表示平面中的图形，
请问该图形有什么几何特征？
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
例２：
树自信，誓拼搏，升大学回报父母 !
某公司负责从两个矿区向三个城市送煤：从甲矿区向城市
矩阵的相等
对于两个矩阵A、B的行数与列数分别相等， 且对应位置上的元素也分别相等时，A和B才相等, 记作A B.
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
例３：
已知A
x 4
32,
B
1 z
y2,若A B,试求x, y, z.
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
练一练
已知A
a11 a12
称为列矩阵（仅有一列）,用，
表示列矩阵.
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
矩阵的概念
行向量： [x y]
列向量： xy
习惯上，我们把平面上的向量（x, y)的坐标
写成列向量
xy 的形式.
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
例１：用矩阵表示如图所示的 ABC,
同一竖排中按原来次序排列的一列数 （或字母）叫做矩阵的列．
1 3 ,
2 1矩阵
80 60
90 85
,
2 2矩阵
2 3 m
3 2
4
2 3矩阵
课题：选修4-2 1.矩阵的概念及旋转变换
特殊的矩阵
零矩阵：所有元素均为 0的矩阵, 记为0
a11 a12 称为行矩阵（仅有一行），
简记为
80 60
90 85
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
2x 3y mz 1, 3x 2y 4z 2
2 3m 3 2 4
简记为32
3 2
m
4
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
矩阵的概念
形如13 ,
80 90 60 85 ,
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
矩阵的概念
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
何为矩阵?
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
y P(1,3)
3
O
1
1 3
x
简记为13
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
某电视台举行的歌唱比赛,甲、乙两选手 初赛、复赛成绩如表：
初赛 复赛
甲
80
90
乙
60
85
80 90 60 85
2 3 m
3 2
4
这样的矩形数字（或字母）阵列称为矩阵
而组成矩阵的每一个数(或字母)称为矩阵的元素
通常用大写的拉丁字母A、B、C…表示，或
者用( aij )表示，其中 i, j分别表示元素 aij 所
在的行与列.
课题：选修4-2 1.矩阵的概念
矩阵的概念
同一横排中按原来次序排列的一行y
3x,
B
m 2x
n y
x m
yn,
若A
B,
试求x, y, m, n的值。
课题：选修4-2 1.矩阵的概念及入乘法运算
小结： 1.矩阵的概念，零矩阵，行矩阵，列矩阵; 2.矩阵的表示； 3.相等的矩阵;