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矩阵的秩大学应用数学

时间:2023-10-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:在m×n阶矩阵中,任取k行k列,位于这些行、列交叉点处的元素所构成的行列式,称为该矩阵的k阶子式.例如,矩阵中第一、二、三行与第二、三、四列相交处的元素构成的三阶子式是;第三、四行与第二、三列相交处的元素构成的二阶子式是一个n阶方阵A的n阶子式,就是A的行列式阶矩阵的k阶子式共有个.秩m×n阶矩阵A中不为零的子式的最高阶数k,称为矩阵A的秩,记作r(A),即r(A)=k.显然,r(A)≤min(

矩阵的秩大学应用数学

在m×n阶矩阵中,任取k行k列,位于这些行、列交叉点处的元素所构成的行列式,称为该矩阵的k阶子式.

例如,矩阵中第一、二、三行与第二、三、四列相交处的元素构成的三阶子式是;第三、四行与第二、三列相交处的元素构成的二阶子式是

一个n阶方阵A的n阶子式,就是A的行列式阶矩阵的k阶子式共有个.

秩 m×n阶矩阵A中不为零的子式的最高阶数k,称为矩阵A的秩,记作r(A),即r(A)=k.

显然,r(A)≤min(m,n),r(AT)=r(A).

规定零矩阵的秩为0.

根据矩阵秩的定义及前面的知识,可以得到下面的定理:

定理6.2 矩阵A的秩r(A)=k的充分必要条件是矩阵A中有一个k阶子式不为零,而其所有k+1阶子式全为零.

定理6.3 阶梯形矩阵的秩等于它的非零行数.初等变换不改变矩阵的秩.

根据矩阵秩的定义及定理6.2知,要求一个非零矩阵A的秩,应从二阶子式开始逐一计算.若所有二阶子式为零,则r(A)=1;若其中有一个二阶子式不为零,则计算三阶子式,若所有三阶子式为零,则r(A)=2;若其中有一个三阶子式不为零,则需继续计算四阶子式;依此类推,直到求出矩阵A的秩为止,这种方法计算矩阵的秩,有时需要计算很多行列式,很麻烦.但由前面的知识及定理6.3知,初等变换可以把任一矩阵化为与它等价的阶梯形矩阵,而阶梯形矩阵的秩等于它的非零行数.因此常用初等变换求矩阵的秩.

例6.16 利用初等变换求矩阵的秩.

解 先将A化为阶梯形矩阵(www.xing528.com)

显然,非零行的个数为2,所以r(A)=2.

练习6.3

1.判断下列命题的正确性.

(1)(  )若矩阵A的秩为k,则A的所有k阶子式不为零.

(2)(  )若矩阵A的秩为k,则A的所有k+1阶子式全为零.

(3)(  )初等变换不改变矩阵的秩.

(4)(  )行简化阶梯形矩阵的秩就是它的非零行的行数.

2.利用初等变换将下列矩阵化为阶梯形矩阵.

3.利用初等变换将下列矩阵化为行简化阶梯形矩阵.

4.利用初等变换求下列矩阵的秩.

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