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    怎么把一个3阶方阵,写成若干初等矩阵的乘积?

    来源:网络收集  点击:  时间:2024-08-07
    【导读】:
    一个可逆矩阵A,可以通过左乘若干初等矩阵,化为单位矩阵。那么,这若干初等矩阵的逆矩阵,按倒序相乘,就可以得到矩阵A。下面,我就一步一步的把一个三阶方阵分解开。工具/原料more电脑Mathematica方法/步骤1/10分步阅读

    给定三阶方阵A:

    A={{a,b,c},{d,e,f},{p,q,r}}

    2/10

    开始一步一步的进行行约简:

    先把第一行的第一个数字变成1,也就是用初等矩阵u来左乘A:

    u = {{1/a, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}};

    3/10

    让第二行第一个数字变成0:

    把第三行乘以-d/p,加到第二行上;

    这个过程对应的初等矩阵是:

    v=I+(-d/p)*e_(2,3)

    = {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}} + {{0, 0, 0}, {0, 0, -d/p}, {0, 0, 0}};

    4/10

    再把第一行乘以-p,加到第三行上;对应的初等矩阵是:

    w=I+(-p)*e_(3,1)

    ={{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}} + {{0, 0, 0}, {0, 0, 0}, {-p, 0, 0}};

    5/10

    再把第三行第二个元素变成0:

    第二行乘以-(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)),加到第三行上;

    对应的初等矩阵是——

    x=I+(-(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)))*e_(3,2)

    ={{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}

    +{{0, 0, 0}, {0, 0, 0}, {0, -(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)), 0}};

    注意看,此时的x.(w.(v.(u.A)))是上三角矩阵。

    6/10

    把第三行的第三个元素变成1:

    也就是左乘矩阵初等矩阵y——

    y={{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, (a (e p - d q))/(p (-c e p + b f p + c d q - a f q - b d r + a e r))}}

    7/10

    把第二行第三个元素变成0:

    第三行乘以(-f+(d r)/p),加到第二行上就可以了。

    8/10

    再把第二行的第二个元素变成1:

    左乘m,

    m = {{1, 0, 0}, {0, -(p/(-e p + d q)), 0}, {0, 0, 1}};

    9/10

    把第一行第二个元素变成0,就是用第二行乘以(-b/a),加到第一行;

    把第一行第三个元素变成0,就是用第三行乘以(-c/a),加到第一行。

    最后得到的o.(n.(m.(z.(y.(x.(w.(v.(u.A))))))))就是单位矩阵。

    10/10

    这样,o.(n.(m.(z.(y.(x.(w.(v.u)))))))就是A的逆矩阵。

    反过来,假设u的逆矩阵是u,那么u也是初等矩阵,所以,A可以写成:

    u.v.w.x.y.z.m.n.o

    而初等矩阵的逆矩阵是很容易求出的。

    注意事项

    这是一个啰嗦的过程,但是有助于我们对初等矩阵、矩阵积、逆矩阵、行约简等概念,有更深刻的认识。

    代数初等矩阵逆矩阵
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