矩阵的初等变换是研究矩阵理论的重要内容,也是求解逆矩阵、计算矩阵的秩、求解线性方程组的重要工具.
先来看用消元法求解线性方程组的问题.在用消元法求解线性方程组时,经常反复使用以下三个步骤:
(1)互换方程组中两个方程的位置;
(2)给某一个方程的两边同时乘以一个非零常数;
(3)将一个方程的两边乘以一个数加到另一方程中去.
显然,这三个步骤不会改变方程组的解,但却可以使方程组的增广矩阵发生改变.
例如,设三元一次方程组为
其增广矩阵为
如果互换方程组中第一、第三两个方程的位置,相当于互换其增广矩阵中第一、第三两行的位置,即
如果给方程组的第二个方程的两边同时乘以6(去分母),相当于给增广矩阵中第二行的每一个元素都乘以6,即
如果将方程组的第三个方程的两边乘以-2 加到第一个方程中(消元),相当于将增广矩阵中第三行的元素都乘以-2 再加到第一行中,即(www.xing528.com)
把方程组的上述三种同解变换运用到矩阵上,就得到矩阵的三种初等变换.
定义16.13 矩阵的下列三种变换称为矩阵的初等行变换:
(1)互换矩阵中任意两行的位置(简称互换);
(2)给矩阵的某一行的所有元素乘以一个不为0 的数(简称数乘);
(3)将矩阵中某一行的倍数加到另一行上去(简称倍加).
为了讨论问题方便,用记号ri 表示矩阵的第i 行,将矩阵的第i 行与第j 行交换记为“ri↔rj”,将矩阵的第i 行乘k(k≠0)记为“kri”,将矩阵的第i 行乘k 加到第j 行上记为“rj+kri”.
若将初等行变换中的“行”变成“列”,得到的定义称为初等列变换(所用记号把“r”换成“c”).
初等行变换与初等列变换统称为初等变换.
结合实例可知:初等变换可以使矩阵发生改变,但不改变矩阵的本质特征.
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