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
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(一)矩阵的初等变换
§3.1 矩阵的初等变换
(二)初等矩阵
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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
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
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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
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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。
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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
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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:
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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
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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
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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
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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:
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
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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
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
得方程组的解
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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:
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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。
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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
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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。
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
其中
标准
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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
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
得
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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
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得
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第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
类似地,
其结果相当
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第三章
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