分块矩阵的初等变换

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了分块矩阵的初等变换。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

        众所周知,线性代数是一门严谨却又不那么严谨的学科,我们常常从原始定义中得到高度抽象的结果,偶尔还能得到一些玄学结论。本人在学习线代课程时,无意中生发了这样一种想法:分块矩阵也可以进行初等变换吗?

        我在计算分块行列式如分块矩阵的初等变换时,无意中使用了类似初等变换求最简形的手法(Gauss消元法),将第一行乘以一个矩阵加到第二行上,消去C得到分块矩阵的初等变换后,通过上三角矩阵的行列式结论,竟然能够求得正确结果。我又试着对上三角矩阵求逆,结果竟然仍是符合。我猜想,分块矩阵也可以进行初等变换。

        通常来说,初等变换是指对矩阵元素的三种变换,与初等矩阵一一对应。现在,我将其扩展到四分块矩阵上。根据分块矩阵的乘法,1)对换两行/两列:主对角线的两个E换到次对角线上;2)某行乘以k:行中的分块矩阵各左乘(注意,只能是左乘)矩阵K;3)某行乘以k加到另一行上:同2)。

        定义中涉及的“重定义初等变换”分别对应三种“重定义初等矩阵”,分块矩阵的初等变换如图所示。它们的逆矩阵如下:分块矩阵的初等变换

 其中,对于第二、三种“重定义初等变换”,当K可逆,它们的“重定义初等矩阵”便对应可逆。考虑到另一条性质:可逆矩阵一定可以分解为初等矩阵之积,“重定义初等矩阵”实际上代表了一系列初等矩阵之积,故而对四分块矩阵的初等变换也是成立的。

        至于其它类型的分块矩阵,留待读者自行证明、考虑应用。

        证明完四分块矩阵的初等变换的合理性之后,我给出一些实际运用。

        1)求四分块矩阵的行列式(并快速记忆结论)

 分块矩阵的初等变换

 注1:此处的类比可以实际证明之,即detBA=inv(det inv(B))*det A。

注2:当且仅当A可逆时,四分块矩阵可以这样分解;当B/C/D可逆时,可以同样分解(只要在变换中消去不同元素即可)。

2)求上下三角矩阵的逆(并快速记忆结论)

在此给出上三角矩阵逆的求法。

分块矩阵的初等变换

 注:对于次对角线上下三角矩阵,也可以这样处理。

3)处理主次对角线分块矩阵的逆(容易处理)

4)求四分块矩阵分块矩阵的初等变换的逆

由于笔者只在纸上进行了演算,涉及到的公式计算较多,本人不会用LeTex录入,故不呈现。读者可以自行尝试通过初等变换和高斯消元法处理四分块矩阵,得到公式。相对于百度百科和知乎给出的解答而言,初等变换的方式显然更快。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-500855.html

到了这里,关于分块矩阵的初等变换的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 矩阵理论复习部分——线性代数(3)初等变换、逆矩阵

    一、初等变换3种方式 对调矩阵的两行(两列); 以 k ≠ 0 k not = 0 k  = 0 乘某一行(列)所有元素; 某一行(列)元素 k k k 倍加到另一行(列); 二、初等矩阵 初等矩阵是指由单位矩阵经过一次初等变换得到的矩阵。 左乘初等矩阵 = 行变换 右乘初等矩阵 = 列变换 初等矩

    2024年02月04日
    浏览(57)
  • 第三章,矩阵,07-用初等变换求逆矩阵、矩阵的LU分解

    玩转线性代数(19)初等矩阵与初等变换的相关应用的笔记,例见原文 已知: A r ∼ F A^r sim F A r ∼ F ,求可逆阵 P P P ,使 P A = F PA = F P A = F ( F F F 为 A A A 的行最简形) 方法:利用初等行变换,将矩阵A左边所乘初等矩阵相乘,从而得到可逆矩阵P. 步骤: (1)对矩阵A进行l次初等

    2024年02月13日
    浏览(43)
  • 高等代数(八)-线性变换02:λ-矩阵在初等变换下的标准形

    § 2 λ § 2 lambda §2 λ -矩阵在初等变换下的标准形 λ lambda λ -矩阵也可以有初等变换. 定义 3 下面的三种变换叫做 λ lambda λ -矩阵的初等变换: 矩阵的两行 (列) 互换位置; 矩阵的某一行 (列) 乘非零常数 c c c ; 矩阵的某一行 (列) 加另一行 (列) 的 φ ( λ ) varphi(lambda) φ ( λ ) 倍

    2024年02月19日
    浏览(45)
  • 如何理解“对矩阵进行初等行变换不改变其列向量的线性关系”?

    一. 对矩阵进行初等行变换不改变其列向量的线性关系 对矩阵A进行初等行变换相当于左乘一个可逆矩阵P。 把A看作是列向量组,若有Ax=0,则其中的x就说明了列向量的线性关系: [ α 1 , α 2 , α 3 ] [ x 1 x 2 x 3 ] = [ 0 ] left[ alpha_1 ,alpha_2, alpha_3 right] begin{bmatrix} x_1\\\\ x_2\\\\ x_3 e

    2024年02月12日
    浏览(40)
  • 线性代数中涉及到的matlab命令-第三章:矩阵的初等变换及线性方程组

    目录 1,矩阵的初等变换 1.1,初等变换 1.2,增广矩阵  ​1.3,定义和性质 1.4,行阶梯型矩阵、行最简型矩阵 1.5,标准形矩阵  1.6,矩阵初等变换的性质  2,矩阵的秩  3,线性方程组的解  初等变换包括三种:交换行或列、某行或列乘以一个非零系数、某行或列加上零一行

    2024年02月04日
    浏览(50)
  • 初等变换和广义初等变换——要点部分

    第 i i i 行和第 j j j 行互换: E i j E_{ij} E ij ​ 第 i i i 列和第 j j j 列互换: E i j E_{ij} E ij ​ 【例】第 1 1 1 行和第 2 2 2 行互换,或第 1 1 1 列和第 2 2 2 列互换: E 12 = [ 0 1 0 1 0 0 0 0 1 ] E_{12}=left[ begin{matrix} 0 1 0 \\\\ 1 0 0 \\\\ 0 0 1end{matrix} right] E 12 ​ = ​ 0 1 0 ​ 1 0 0 ​ 0 0 1 ​ ​

    2024年02月12日
    浏览(82)
  • 线性代数拾遗(2)—— 何时用初等行变换,何时用初等列变换?

    初等行、列变换可以混用 求矩阵/向量组的秩 :初等变化不改变矩阵的秩(求向量组的秩也是先排成矩阵然后求矩阵的秩) 矩阵化行阶梯型矩阵(用来求秩) :同上 矩阵化为等价标准形 :根据定义,化标准形时要同时左乘和右乘可逆矩阵,相当于初等行列变换都做了 求行

    2024年02月05日
    浏览(41)
  • 线性代数感悟之6 单位矩阵和初等矩阵

    最近在看 liuyubobobo 的  线性代数 课,感觉很妙,有些感悟记录一下~~~ ​  单位矩阵的特点:从左上角到右下角的对角线(称为主对角线)上的元素均为1。 使用行视角,将单位矩阵看成一个变化矩阵。 ​‘  那么 单位矩阵 第1行的作用: 将1行的数据保持不变,第2行,和

    2023年04月10日
    浏览(39)
  • 初等矩阵的逆矩阵如何“一眼就能看出”

    如 A是把第一行的-2倍加到第二行,B是把第一行的2倍加到第二行  AB=E,由此A和B互为逆矩阵 所以倍加类型的初等矩阵的逆矩阵就是加上原来相反倍数 如 A是第一行和第二行互换,B是第一行和第二行互换 AB=E,A和B互为逆矩阵 所以互换类型的初等矩阵的逆矩阵不变    A是第二

    2023年04月15日
    浏览(52)
  • 分块矩阵求逆推导 + 矩阵反演公式由来

    引自知乎:https://www.zhihu.com/question/47760591 David Sun 大佬的回答 其实也可以正面刚,下面从正面刚一下: 其实正面刚比上一种解法更简单! PS:啥时候Markdown 编辑公式能像Mathtype 那么方便就好了,这样笔者也不用先在word中编辑一遍再贴个图过来了。 注意到第一种分块矩阵求逆

    2024年02月07日
    浏览(39)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包