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东北大学线性代数第二章第一节+矩阵的初等变换.ppt

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11/22/2017 3:57 AM 线性代数讲义 设计制作 王新心 11/22/2017 3:57 AM   (一)矩阵的初等变换 §3.1 矩阵的初等变换   (二)初等矩阵 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组    (一)矩阵的初等变换 求解线性方程组   引例 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   1、上述解方程组的方法称为消元法;   2、解方程组时, 始终将方程组看成一个 整体变形,   将解方程组的过程总结如下: 并且用到了如下三种变换   (1)交换方程次序   (2)以不为0的数乘某个方程 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   3、上述三种变换都是可逆的, 即 由此可知, 变换前与变换后的方程组同解。 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   在上述的变换过程中, 只对方程组的系数 和常数项进行运算, 未知量并未参加运算, 此, 因 若记方程组的增广矩阵为 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   【定义1】下列三种变换称为矩阵的初等 行变换: 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   将定义中的“行”换成“列”,   矩阵的初等行变换与初等列变换, 矩阵的初等变换。   初等变换的逆变换也是初等变换, 变换的类型相同。 即得到矩 统称为 且与原 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 逆变换 逆变换 逆变换 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   矩阵之间的等价关系具有下列性质:   (1)反身性   (2)对称性   (3)传递性   具有上述三条性质的关系, 称为等价关系。 在集合关系中   两个方程组同解, 可称为两个方程组等价 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   下面利用矩阵的初等变换来解线性方程组 (1), 其过程可与方程组(1)的消元过程一 一对照: 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 也可用矩阵的初等变换完成, 即 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 得方程组的解 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 (1)可画出一条阶梯 阶梯线的竖线后 其特点 线, 线的下方全为零; (2)每个台阶只有一 行, 台阶数即为非零行的行数, 即非零行的第一个 面的第一个元素为非零元, 非零元。 为: 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   非零行的第一个 其特点是: 非零元为1; 这些非零 元所在的列的其它元 素都为0。 总可经过有限次初等 行变换, 将其变为行阶梯形和行最简形矩阵。 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组   注意 程组唯一确定的。 的, 行阶梯形矩阵的非零行的行数,   行最简形矩阵再经过初等列变换, 也是由方 行最简形矩阵是由方程组唯一确定 标准形。 可化成   例如 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 其特点是: 其余元素全 为0。 总可经过初等变换(行变换 和列变换), 将其化为标准形。 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 其中 标准 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组    (二)初等矩阵 得到的矩阵称为初等矩阵。   【定义2】由单位矩阵经过一次初等变换   三种初等变换对应三种初等矩阵: 对调, 得初等矩阵 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 得 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 类似地, 相当于对 列), 得初等矩阵 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 得 11/22/2017 3:57 AM 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组 类似地, 其结果相当 11/22/2017 3:57 AM 第三章
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