逆矩阵的十种求法
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。
求逆矩阵的几种方法
求逆矩阵的几种方法
1. 嘿,你知道吗?直接用定义去求逆矩阵就像是摸着石头过河。
比如说矩阵 A,咱们就按照公式一步一步来,那可得细心哦!
2. 哇塞,初等变换法可是个厉害的招儿!就像变魔术一样,把矩阵变得服服帖帖。
就拿那个矩阵 B 来说,通过一系列变换就能轻松找到它的逆矩阵啦!
3. 哎呀呀,利用伴随矩阵求逆矩阵也很不错呢!这就好像顺藤摸瓜,找到伴随矩阵,就能把逆矩阵给揪出来了。
像矩阵 C,试试这种方法,很有趣呀!
4. 嘿哟,分块矩阵法就像是把大问题拆分成小问题。
比如说对于一个复杂的分块矩阵 D,用这个方法就能巧妙解决啦!
5. 哇哦,行列式法你可别小瞧呀!它就像一把钥匙,能打开求逆矩阵的大门。
对矩阵 E 使用行列式法,会有惊喜哦!
6. 哈哈,迭代法也可以试试呀!就如同不断探索,逐步靠近答案。
拿矩阵 F 试试这种看上去有点特别的方法吧!
我觉得呀,求逆矩阵这些方法都各有特点和用处,我们要根据不同的情况选择合适的方法,这样就能又快又准地求出逆矩阵啦!。
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)
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。
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 )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=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 1A A A A ............0...00...0=?...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 X00A 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。
矩阵的逆的特殊求法doc
方法七 “和化积”法有时遇到这样的问题:要求判断方阵之和A+B 的可逆性并求逆矩阵,此时可将A+B 直接化为E C B A =+)(,由此有A+B 可逆,且C B A =+-1)(,或将方阵之和A+B 表为若干个已知的可逆阵之积,再有定理2知A+B 可逆,并可得出其逆矩阵。
例1证明:若0=k A ,则A E -是可逆阵,并求1)(--A E 。
证明: E A A A E A E k =++++--))((12∴ E-A 是可逆矩阵且121)(--++++=-k A A A E A E 总之,矩阵可逆性的判断及求逆矩阵的方法很多,不仅仅只是以上列举的几种方法,大家在做题过程中,可根据题目的需要灵活选用方法来求解。
方法六 利用哈密尔顿—凯莱定理求逆矩阵法哈密尔顿—凯莱定理 设A 是数域P 上一个n n ⨯矩阵,A E f -=λλ)(是A 的特征多项式,则0)1()()(12211=-+++++-=-E A A a a a A A f n n nn n 。
如果A 可逆,则A 的特征多项式的常数项0)1(≠-=A a n n ,由定理知 0)(111=++++=--E A A A A f n n n n ααα 于是 E A E A A n n n n=⨯+++----)(11211ααα因此得 )(112111E A A A n n n n----+++-=ααα )(*此式给出了1-A 的多项式计算方法。
例2已知⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=201034011A ,求1-A 。
解:矩阵A 的特征多项式为: 254)(23-+-=-=λλλλλA E f 因023≠-=α,所以矩阵A 可逆,由)(*式知)54(2121E A A A +-=-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11302802621方法五 分块求逆法当一个可逆矩阵的阶数较大时,即使用初等变换求它的逆矩阵仍然计算量较大。
如果把该矩阵分块,再对分块矩阵求逆矩阵,则能减少计算量。
12-逆矩阵的求法3-4
方法二: 初等变换法。
A可逆 A 可逆, A
1
1
P 1P 2 P s
P 1P 2 P sA E 1 P 1P 2 P sE A
( A E ) ( E A )
行变换
1
方法三:用定义求。 定义:对n阶方阵A,若有n阶矩阵B,使
E Ak E
练 习
设 A,B 为 n 阶方阵,且 E AB 与 E BA 均可逆, 证明 ( E BA)1 E B( E AB)1 A.
证 因为
( E BA 〔 ) E B( E AB) 1 A〕
E BA ( E BA) B( E AB) A E BA ( B BAB )( E AB) A
方法三:用定义求。 对n阶方阵A,只需找到一个n阶矩阵B,使 AB=E或者BA=E就行了。
行变换
1
方法四:用定义证明B为A的逆。
也就是证明等式AB=E成立或者BA=E成立。
E BA B( E AB)( E AB) 1 A
1
1
E BA BA E
故 ( E BA) 1 E B( E AB) 1 A.
方法二: 初等变换法。
逆阵的求法 1 1 方法一: 用A 求。 A A A
( A E ) ( E A )
解 由 2 A( A E ) A3,得
A3 2 A2 2 A 0,
所以
从而有
(A3 E ) (2 A2 2 A) E,
( E A)( A2 A E ) E.
即
( E A) A A E.
求矩阵逆的方法
求矩阵逆的方法
方法一,伴随矩阵法。
对于一个n阶矩阵A,如果其行列式不为0,那么A就是可逆的。
我们可以通过求解伴随矩阵来得到A的逆矩阵。
首先,我们计算A的伴随矩阵Adj(A),然后用行列式的倒数乘以伴随矩阵即可得到A的逆矩阵。
方法二,初等变换法。
初等变换法是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A的逆矩阵。
这种方法在计算机求解中比较常见,可以通过高斯消元法来实现。
方法三,分块矩阵法。
对于某些特殊的矩阵,我们可以通过将其分解成若干个子矩阵,从而简化逆矩阵的求解过程。
例如,对角矩阵、上三角矩阵、下三角矩阵等都有相对简单的逆矩阵求解方法。
方法四,特征值分解法。
对于对称正定矩阵,我们可以通过其特征值和特征向量来求解其逆矩阵。
通过特征值分解和特征向量矩阵的转置,我们可以得到原矩阵的逆矩阵。
方法五,数值逼近法。
对于大型矩阵或者特殊结构的矩阵,有时候我们无法通过解析的方法求解其逆矩阵,这时可以通过数值逼近的方法来计算其逆矩阵。
例如,利用迭代法或者矩阵分解等方法来近似求解逆矩阵。
总结:
以上是几种常见的求解矩阵逆的方法,不同的方法适用于不同类型的矩阵。
在实际问题中,我们需要根据具体情况选择合适的方法来求解矩阵的逆,以便更好地解决实际问题。
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(完整版)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 )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。
逆矩阵的几种求法与解析 很全很经典
解
1
故
é- 1 / 6 - 13 / 6 4 / 3ù A = ê 1/ 2 3/ 2 -1 ú . ê ú ê 1 / 6 1 / 6 1 / 3 ú ë û
-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.
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
é A11-1 A = ê ë 0
21
-1 -1 -1
-1
0 ù ú A22 -1 û
-1 ù é A1 ú ê ú =ê ú ê ú ê Ak û ê ë -1
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:
é A1 ê ê ê ê ë A2 ... A2
-1
...
ù ú ú ú -1 ú Ak û ú
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 =
1 A3. A
(完整word版)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 )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 ,,21Λ使(1)s p p p Λ21A=I ,用A 1-右乘上式两端,得:(2) s p p p Λ21I= 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。
逆矩阵计算方法
逆矩阵计算方法
逆矩阵是一种非常重要的数学工具,在线性代数、微积分、统计学、物理学等领域都有广泛的应用。
逆矩阵的概念很简单:对于一个方阵A,如果存在另一个方阵B,使得AB=BA=I,那么B就是A的逆矩阵,记为A^-1。
逆矩阵的计算方法有很多种,下面列举其中几种常用的方法: 1. 初等行列变换法
这是最常用的一种方法。
对于一个n阶方阵A,我们可以构造一个n阶的单位矩阵I,通过一系列的初等行列变换,把A变成I,同时对应地对I进行相同的变换,最终得到的矩阵就是A的逆矩阵。
2. 伴随矩阵法
对于一个n阶方阵A,我们可以构造一个n阶方阵B,使得B中的每个元素都是A的代数余子式(即A中去掉某行某列后的行列式乘以(-1)^(i+j))的转置。
这个矩阵B就是A的伴随矩阵。
然后我们就可以用A的伴随矩阵来计算A的逆矩阵,公式为A^-1=(1/|A|)B,其中|A|表示A的行列式。
3. LU分解法
对于一个n阶方阵A,我们可以将其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。
然后我们可以通过求解两个三角矩阵的逆矩阵来计算A的逆矩阵。
具体地,设L的逆矩阵为L^-1,U的逆矩阵为U^-1,则有A^-1=(U^-1)(L^-1)。
4. 特征值法
对于一个n阶方阵A,我们可以求出其特征值和特征向量,并且假设A的所有特征值都不为0,则A的逆矩阵可以表示为A^-1=QΛ^-1Q^-1,其中Q是由A的所有特征向量组成的矩阵,Λ是由A的特征值组成的对角矩阵。
以上就是逆矩阵的几种计算方法。
不同的方法适用于不同类型的矩阵,具体选择哪种方法需要根据实际情况来判断。
求矩阵的逆的方法
求矩阵的逆的方法矩阵是现代数学的重要工具之一,广泛应用于各个领域,例如物理学、工程学、经济学等。
在矩阵运算中,求矩阵的逆是一项基本操作,因为逆矩阵可以帮助我们解决许多实际问题。
本文将介绍几种求矩阵逆的方法,包括高斯消元法、伴随矩阵法和LU分解法等。
一、高斯消元法高斯消元法是一种常用的求解线性方程组的方法,也可用于求解矩阵逆。
该方法的基本思路是通过一系列的矩阵变换,将原矩阵转化为一个上三角矩阵或下三角矩阵,然后再通过反向代入法求解逆矩阵。
具体步骤如下:1. 将原矩阵A与单位矩阵I合并成增广矩阵$(A|I)$;2. 通过初等行变换,将增广矩阵转化为上三角矩阵$(U|B)$,其中B为单位矩阵的变换结果;3. 反向代入法求解逆矩阵:$$ begin{cases} UY=B AX=Y end{cases} $$其中,Y为逆矩阵。
由此可得,逆矩阵的求解可以转化为线性方程组的求解,因此高斯消元法是一种可靠且易于实现的方法。
但是,该方法的计算复杂度较高,特别是在矩阵规模较大时,计算时间会很长。
二、伴随矩阵法伴随矩阵法是一种基于矩阵的代数运算求解逆矩阵的方法。
该方法的基本思路是通过求解伴随矩阵,来得到原矩阵的逆矩阵。
具体步骤如下:1. 求解原矩阵的行列式$|A|$;2. 求解原矩阵的伴随矩阵$adj(A)$:$$ adj(A)=[(-1)^{i+j}M_{ji}]^T $$其中,$M_{ji}$为原矩阵的代数余子式,$(-1)^{i+j}$为符号因子,$^T$表示矩阵的转置;3. 求解逆矩阵:$$ A^{-1}=frac{1}{|A|}adj(A) $$伴随矩阵法的优点是计算简单,特别是对于规模较小的矩阵,计算效率较高。
但是,该方法的缺点是对于规模较大的矩阵,计算时间会较长,而且需要求解行列式,这也会增加计算的难度。
三、LU分解法LU分解法是一种将原矩阵分解为下三角矩阵L和上三角矩阵U的方法,由此可以求解逆矩阵。
逆矩阵的几种求法与解析
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E-A 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 *,于是有A 1-=A 1 A *.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-=A1 A *. 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-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡WZY 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= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--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...-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡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。
矩阵的逆计算方法
矩阵的逆计算方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:矩阵是线性代数中非常重要的一个概念,它在各个领域中都有着广泛的应用。
而矩阵的逆是矩阵理论中一个核心的概念,它在很多问题的解决过程中起着非常关键的作用。
在这篇文章中,我们将会介绍矩阵的逆的计算方法,以及一些相关的概念和定理。
矩阵的逆是指对于一个方阵A,如果存在一个矩阵B,使得AB=BA=I,其中I是单位矩阵,那么B就是A的逆矩阵,记作A^{-1}。
逆矩阵的存在性是一个非常重要的问题,因为只有存在逆矩阵的矩阵才能称之为可逆矩阵,可逆矩阵的性质非常重要。
在实际计算中,如何求一个矩阵的逆是一个比较复杂的问题。
下面我们将介绍几种常见的计算方法:1. 初等变换法:这是求逆矩阵最常用的方法之一。
首先将矩阵A与单位矩阵I组合成一个增广矩阵[A|I],然后通过一系列的初等行变换将左侧的矩阵变为单位矩阵,那么矩阵A就会变成逆矩阵。
2. 初等矩阵法:利用初等矩阵与原矩阵的乘积来求逆矩阵。
首先将矩阵A分解成一系列的初等矩阵的乘积,然后分别求每一个初等矩阵的逆矩阵,最后把它们逆序相乘,就能得到矩阵A的逆矩阵。
3. 行列式法:对于一个方阵A,如果det(A)不为0,那么就可以通过公式A^{-1} = \frac{1}{det(A)}\text{adj}(A)来求得A的逆矩阵,其中adj(A)是A的伴随矩阵。
除了这些常见的方法之外,还有一些特殊的矩阵,如对称矩阵、正交矩阵等,它们的逆矩阵的求解方法可能会有一些特殊的性质和技巧。
在实际的计算过程中,可以根据矩阵的具体性质和条件来选择最合适的方法来求解逆矩阵。
在矩阵逆的计算过程中还有一些需要注意的细节和注意事项,比如矩阵的秩、行列式、伴随矩阵等概念。
我们需要保证矩阵是方阵,而且行列式不为0,才能保证逆矩阵的存在性。
在实际的计算中,可能会遇到矩阵奇异的情况,求不出逆矩阵,这时候需要进行特殊处理。
矩阵的逆是线性代数中一个非常重要的概念,它在很多问题的解决过程中都起着非常关键的作用。
练习七 逆矩阵的求法
练习七逆矩阵的求法矩阵是线性代数重要的概念之一,求解矩阵的逆矩阵可以用于解决线性方程组、计算矩阵的行列式和求解矩阵特征值等问题。
在实际应用中经常需要对大量的数据进行线性处理,这时逆矩阵的求法就显得尤为重要。
逆矩阵的定义一个n*n的矩阵A存在左逆矩阵和右逆矩阵,当左逆矩阵等于右逆矩阵时,则称矩阵A是可逆的,此时的逆矩阵为A的逆。
因此,如果A是可逆的,则有: A*A^-1 = A^-1*A = I其中,I是单位矩阵,即对角线元素为1,其余元素为0的n*n矩阵。
1. 行变换法我们可以通过高斯-约旦消元法解线性方程组,然后将增广矩阵的左半部分恢复成单位矩阵,右半边的部分即为待求解矩阵的逆矩阵。
需要注意的是,这种方法需要先求解出矩阵的行列式是否为0。
2. 分块矩阵法当矩阵A的维度比较大时,使用行变换法求解的时间复杂度较高,因此可以采用分块矩阵法来进行求解。
将矩阵A按列的方式分成两个矩阵,即A = [A1 A2],其中A1矩阵是方阵。
如果A1是可逆的,则有[A1 A2] [I X]=[X Y] [0 B]其中,X、Y、B都是与矩阵A相同大小的矩阵。
根据矩阵的乘法规则,有:A1*I + A2*0 = I => A1的逆矩阵是IA1*X + A2*Y = 0 => X=(-1)*A1^-1*A2*Y,代入下式得所以A的逆矩阵为A^-1 = [A1^-1 (-1)*A1^-1*A2;0 Y^-1]。
需要注意的是,如果矩阵A无法按列分块,则需要对A转置后按行分块。
3. 克拉默法则克拉默法则是一个求解线性方程组的公式,可以通过克拉默法则求解矩阵的逆矩阵。
假设A的逆矩阵为B,则有:B = adj(A)/det(A)其中,adj(A)是矩阵A的伴随矩阵,即A的每个元素的代数余子式。
这种方法的计算量较大,仅适用于小规模的矩阵。
4. 列主元消去法列主元消去法是一种高斯消元法的变种。
其主要思想是选取矩阵A每一列元素中绝对值最大的作为主元,然后通过行交换,使主元在对角线位置上,从而避免了矩阵的行列式为0的情况。
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.矩阵可逆的判定及求解
课程名称:线性代数
专业班级:工程力学2012054
成员组成:姓名:马原响学号:*******01
姓名:董迪学号:********6
姓名:霍帅磊学号:*********
联系方式:13017682997 130****3523 130****3589
2013年11月12日
利用公式得
W-1=
方法四初等变化法:因为当n级方阵A可逆时,A可由初等行变换化成单位矩阵,即PnPn-1…P1A=E
于是PnPn-1…P1AE=A-1,这里PnPn-1…P1A都是初等矩阵,可见A-1=PnPn-1…P1A
即有【A,E】 (PnPn-1…P1A,PnPn-1…P1E)=(E,A)
根据上面的分析可得到,令B=A-1,则 =
②对于分块矩阵 不能按上述规律求伴随矩阵.
例2:已知 ,求A-1.
解∵| A | = 2≠0
∴A可逆.由已知得
A-1= A* =
方法三矩阵分块求逆法;由于计算和讨论问题的需要,在处理大型矩阵时,常常采用对矩阵分块的方法。因为把矩阵分块,可以事型号大的矩阵的运算化为型号小的矩阵的运算,即只需要把字块当做元素来进行运算,并按照通常矩阵的加减法、数乘、乘法等法则来运算,这种运算上的抽象性及究竟如何对矩阵进行分块等问题,就使得分块矩阵形成了学习上的一个难点。特别注意的是,在做分块的乘法时,应使左矩阵上列的分块方式与右矩阵上的分块方式一致。对于某些特殊矩阵,利用分块矩阵求其逆矩阵,有时是很方便的,比用其他方法要快,要准确。若遇到以下形式矩阵,我们可以采取以下方法。
.矩阵可逆的判定及求解
摘要:为了更便捷地解决求矩阵的逆,本文根据不同矩阵的不同特点简单介绍了几种求逆矩阵的方法.定义法、伴随矩阵法、初等变换法、分块矩阵法、解方程组法、多项式法、“和化积”法、Hamilton-Caley定理法、公式法等多种方法求逆矩阵,并对部分进行了简要论证
关键词:可逆矩阵的定义、齐次方程组、初等变分块矩阵求逆、分块矩阵求逆、分阶矩阵求逆、定义法、解方程组法。
证明: 由A2-5A+3E=O ,得
A(- A+ E)=E
从而可知A为可逆矩阵,并且
= + =
方法八用Hamilton-Caley定理求逆矩阵:
Hamilton-Caley定理:设A是数域P上的n阶矩阵 为A的特征多项式,则:
于是
因此得
此式给出了 的多项式计算方法。
例已知 ,求 。
解:矩阵A的特征多项式为:
例:设X= ,求X-1.
解:对下列矩阵始终实行初等行变换:
(X¦)= →…→
故X-1=
注:注意用初等行变换法求A-1时,对(X¦E)只能实施行一系列初等行变换,而不能用初等列变换。同理对 只能实施列一系列初等列变换,而不能用初等行变换。
方法五利用解线性方程组来求逆矩阵:
令n阶可逆矩阵A = (aij),A的行向量分别为α1,α2,⋯,αn,其中αi= (αi1,αi2,⋯,αin),(i =1 , 2n)。由定理1得:αi=Σaijεj(i = 1 , 2 ,⋯, n).解以ε1,ε2,⋯,εn为未知量的方程组,由于系数行列式D = | A|≠0 (因为A可逆),所以,由克莱姆法则可得唯一解:εj=Dj/D= bj1α1 + bj2α2 +⋯+ bjnαn(j = 1 , 2 ,⋯, n).其中Dj是把行列式D的第j列的元素换以方程组的常数项α1 ,α2,⋯,αn而得到的n阶行列式.由定理2可得:BA = I ( I为单位矩阵),从而有A- 1 = B.其中B = (bij).下面举例说明这种方法
因 ,所以矩阵A可逆,由 式知
=
方法九 “和化积”法;有时遇到这样的问题:要求判断方阵之和A+B的可逆性并求逆矩阵,此时可将A+B直接化为 ,由此有A+B可逆,且 ,或将方阵之和A+B表为若干个已知的可逆阵之积,再有定理2知A+B可逆,并可得出其逆矩阵。
例证明:若 ,则 是可逆阵,并求 。
证明:
E-A是可逆矩阵且
从这个定义可知,单位矩阵E的可逆矩阵就是其自身
矩阵可逆性的判定:
方法1定义法:设A是数域P上的一个n阶方阵,如果存在P上的n阶方阵B,使得AB = BA = E,则称A是可逆的,又称B为A的逆矩阵.当矩阵A可逆时,逆矩阵由A惟一确定,记为A-1.
例:设A= ,ad-bc;求A-1.
解:因为|A|=ad-bc=1≠0 所以A可逆.
Matrix reversible decision and the solution
Abstract:In order to more easily solve the inverse of a matrix, this matrix according to the different characteristics of the different introduced several simple inverse matrix method. the definition of law, with the matrix method, elementary transformation, block matrix method, solve equations by the use of Cramer's rule to solve the determinant method, identical deformation method, the use of Hamiton_Caley Theorem, splicing and other methods to find new matrixinverse, and part of a brief demonstration.
例:已知 ,试求 并证明 ,其中 .
解由 得到 故 ,而A又为正交矩阵, 从而
方法七多项式法;我们知道,矩阵A可逆的充分条件是有一常数项不为零的多项式f(x) ,满足f(A)=0 ,用这个知识点也可以求出逆矩阵。
例:已知矩阵A= ,且A满足多项式f(x)=X2-5X+3E=0试证明A是可逆矩阵,并求其可逆矩阵。
例:求矩阵A= 的逆矩阵。
解: 设
解方程组AX=B
即 解得
然后把 列,分别用 代入得到矩阵 的第 行,分别用
即
这种方法特别适用于线性方程组AX=B的解容易求解的情形
方法六恒等变形法求逆矩阵:有些计算命题表面上与求逆矩阵无关,但实质上只有求出矩阵的逆矩阵才能算出来,而求逆矩阵须对所给的矩阵等式恒等变形,且常变形为两矩阵的乘积等于单位矩阵的等式.
引言:矩阵是数学中一个极其重要的应用广泛的概念,它是代数,特别是现性代数的一个主要研究对象。其中逆矩阵又是矩阵理论中一个非常重要的概念,逆矩阵的可逆性及其求法自然也就成为要研究的主要内容之一。
本文主要是对课本中关于可逆矩阵判定方法的总结
可逆矩阵的定义:设 是 阶矩阵,如果存在 阶矩阵 ,使得 n,则称 是可逆矩阵(或称 为非奇异矩阵), 是 的逆矩阵。
各自分工:马原响(方法1.2.3.4)
霍帅磊(方法5.6.7)
董迪(方法8.9.10)
(AB)-1=A-1B-1
(AT)-1=(A-1)T
(A*)-1=(A-1)*=A|A|-1
A1,A2,A3,.......An可逆,则(.A1,A2,A3,.......An)-1=A-1…A2-1A1-1
例:已知:A= ,B= ,求(AB)-1。
解:由于A是初等矩阵,由公式得:A-1=A
而B为元素都为1的上三角矩阵,由公式得:
Keywords:block matrix;elementary transformation;with the matrix;Invertible matrix of the definition, homogeneous equations, elementary transformation into unit matrix, partitioned matrix inversion, decomposition of matrix inversion, recursive method
其中Aij是|A|中元素aij的代数余子式.矩阵 称为矩阵A的伴随矩阵,
记作A*,于是有A-1= A*.
注①对于阶数较低(一般不超过3阶)或元素的代数余子式易于计算的矩阵可用此法求其逆矩阵.注意A* =(Aji)n×n元素的位置及符号.特别对于2阶方阵 ,其伴随矩阵 ,即伴随矩阵具有“主对角元素互换,次对角元素变号”的规律.
设A的逆矩阵为B= ,由AB=BA=E,得
,解得:
所以A-1=B=
注释:定义法一般适用于求二级,三级可逆方阵的逆矩阵,级数高的可逆矩阵不采取这种方法。因为矩阵的级数越大,方程组所含的方程越多,解方程就越困难,由此带来的计算量一般是非常大的。
方法2伴随矩阵法:A-1= A*.定理n阶矩阵A=aij为可逆的充分必要条件是A非奇异.且
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