- •Кафедра высшей математики
- •Операции над матрицами
- •Обратная матрица
- •Ранг матрицы
- •1.Что такое матрица?
- •Определителем квадратной матрицы n-го порядка называется число, равное следующей сумме:
- •Минором элементаквадратной матрицыn-го порядка называется определитель матрицы (n-1)-го порядка, полученный из матрицы а вычеркиванием I-й строки и j-го столбца.
- •Алгебраическим дополнением элементаквадратной матрицыn-го порядка называется его минор, взятый со знаком :
- •Лекция № 5 - 7
- •Свойства определителей
- •Система n линейных уравнений с n переменными. Метод обратной матрицы и формулы Крамера
- •Метод Гаусса
- •Лекция № 8 - 9 Векторная алгебра
- •Векторы и операции над ними
- •Разность векторов и- это сумма вектораи вектора
- •Размерность и базис векторного пространства
- •Переход к новому базису
- •Евклидово пространство Скалярным произведением двух векторов иназывается число:
- •Линейные операторы
- •Собственные векторы и собственные значения линейного оператора
- •Линейная модель обмена (модель международной торговли)
- •Лекция № 10 - 12 Аналитическая геометрия
- •Уравнение прямой
- •Примерные тесты
- •VII. Учебно - методическое обеспечение дисциплины
Обратная матрица
Матрица
называетсяобратной
по отношению к квадратной матрице А,
если при умножении матрицы
на А как слева, так и справа получается
единичная матрица:
(5)
Только квадратная
матрица может иметь обратную, и обратная
матрица имеет тот же размер, что и
исходная. Для существования обратной
матрицы необходимо, чтобы
.
В этом случае матрица А будетневырожденной.
В противном случае
матрица А называетсявырожденной.
Теорема. Обратная матрица существует и единственна тогда и только тогда, когда исходная матрица невырожденная.
Вычисляется обратная матрица по формуле:
![]()
, (6)
где
- т.н. присоединенная матрица, элементами
которой являются алгебраические
дополнения элементов матрицы
,
транспонированной к матрице А.
Пример: Найти обратную матрицу к матрице :

2 2 3
А= 1 -1 0
-1 2 1
Решение. Получим присоединенную матрицу. Для этого транспортируем А и найдем для нее алгебраические дополнения:

2 1 -1



-1
2 2 2
2 -1 2 ;
0 1 = -1;
3 1 =4;
3 0 1




2 -1 1 -1
3 0 =3;
0 1 = -1;



2 -1
2 1
3 1 =5;
3 0 =3;



1 -1
2 -1
-1 2 =1;
2 2 = -6;


2 2
1 -1 = -4.
Отсюда

-1 4 3
-1 5 3
1 -6 -4
Находим определитель
матрицы А:
![]()



Отсюда
обратная матрица:
-1 4 3 1 -4 -3
1 1 -5 -3
![]()
-1 5 3 = -1
6 4
-1 1 -6 -4
Ранг матрицы
В матрице
вычеркиванием каких-либо строк и столбцов
можно получить различные квадратные
подматрицы порядка
.
Определители таких подматриц называютсяминорами
-го
порядка
матрицы А. Например, из матрицы
можно
получить миноры 1, 2 и 3 порядков.
Рангом
матрицы А называется наивысший порядок
отличных от нуля миноров этой матрицы.
Обозначается ранг
или
.
При этом очевидно, что
кроме того,
тогда и только тогда, когда матрица А
нулевая ( нуль-матрица).
Следующие преобразования матрицы называются элементарными. :
Отбрасывание нулевой строки ( столбца).
Умножение всех элементов строки ( столбца) матрицы на число, не равное нулю.
Изменение порядка строк ( столбцов) матрицы.
Прибавление к каждому элементу одной строки ( столбца) соответствующих элементов другой строки ( столбца) , умноженных на любое число.
Транспонирование матрицы.
Теорема. Ранг матрицы не изменяется при элементарных преобразованиях.
Для рангов матриц справедливы соотношения:
1)
![]()
2)
![]()
3)
;
4)
;
5)
если А и В – квадратные матрицы и![]()
Обозначим строки
матрицы
как векторы:
![]()
…
.
Строка
называетсялинейной
комбинацией
строк
,
если она равна выражению:
,
где
-числа.
Строки матрицы
называютсялинейно
зависимыми,
если существуют такие числа
не равные одновременно нулю, что линейная
комбинация строк матрицы равна нулевой
строке:![]()
где 0=(0,0,…,0).
Линейная зависимость строк матрицы означает, что хотя бы одна строка матрицы является линейной комбинацией остальных.
Если линейная
комбинация строк равна нулевой строке
тогда и только тогда , когда все
коэффициенты
равны нулю, то строки
называютсялинейно
независимыми.
Например, в матрице
строки линейно зависимы, поскольку
,
т.е.
,
где![]()
![]()
.
В этом случае
,![]()
В качестве примера
линейно независимой системы векторов
можно привести строки матрицы
где нуль-строку можно получить только
для нулевых коэффициентов, т.е.
.
Теорема о ранге матрицы. Ранг матрицы равен максимальному числу ее линейно независимых строк и столбцов, через которые линейно выражаются все остальные ее строки (столбцы).
Вопросы для самоконтроля:
