在前面我们定义了两个矩阵等价的概念,若A经若干次初等变换得到B,则A与B等价,即A~B.那么,等价的矩阵之间有什么内在联系呢?矩阵的秩数即揭示了等价矩阵之间的共同特性,它是矩阵的一个非常重要的内在属性.
定义8 在m×n阶矩阵A中,任取k行与k列,位于这些行、列交叉处的k 2个元素(不改变它们在A中所处的位置次序)所构成的k阶行列式,称为A的k阶子式.
当A的所有元素都是零时,A的任何子式都必然是零.当A中有一个元素不为零时,A中至少有一个1阶子式非零,再看A的所有2阶子式,如果有非零的子式,再看A的所有3阶子式.这样下去,如果A至少有一个非零的r阶子式,而A的所有r+1阶子式都是零.也即是A的最高阶非零子式的阶数为r,r揭示矩阵A的内在特性.
定义9 在m×n阶矩阵A中,若非零子式的最高阶数为r,则称r为矩阵A的秩数,记为R(A)=r.
故R(A)=2.
由定义可知:
(1)若A是零矩阵,则R(A)=0;
(2)若A是m×n阶非零矩阵,则1≤R(A)≤min(m,n);
(3)R(A)=r⇔A中至少有一个非零的r阶子式,而A的所有r+1阶子式(如果存在的话)都是零;
(4)阶梯形矩阵的秩等于它的非零行的个数.(www.xing528.com)
定理5 等价的矩阵有相同的秩.
此定理为我们提供了求矩阵秩数的方法如下:
先利用初等行变换将矩阵A化为行阶梯形矩阵B,再根据B的秩数等于其非零行的行数,即求得R(B).又知A~B,所以,R(A)=R(B).
B是行阶梯形矩阵,其非零行数为2,即得R(B)=2.
再由定理得R(A)=R(B)=2.
特别地,当R(A)=m时,称A为行满秩矩阵;当R(A)=n时,称A为列满秩矩阵.
当A是n阶方阵,又R(A)=n时,称A为满秩矩阵.
可见,单位矩阵是满秩矩阵.
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