初等行变换求逆矩阵的原理

初等行变换求逆矩阵的原理
初等行变换是求逆矩阵的一种重要方法,其基本思想是通过一系列矩阵变换将原矩阵转化为单位矩阵,然后将这些变换应用于同样的单位矩阵上,最终得到原矩阵的逆矩阵。
具体地说,初等行变换包括三种操作:交换两行、某一行乘以一个非零常数、某一行加上另一行的若干倍。这些操作可以用一个初等矩阵来表示,分别为交换两行的置换矩阵、某一行乘以一个非零常数的对角线矩阵和某一行加上另一行的若干倍的标准型矩阵。
设A为n×n可逆矩阵,则A可通过有限次初等行变换得到单位矩阵I。设E1,E2,…,Ek分别为k个n×n初等矩阵,则有:
EkEk-1…E2E1A=I
由于每个初等矩阵都可逆且其逆也是一个初等矩阵,因此可得:
A=E1^-1E2^-1…Ek^-1
即A的逆可以表示为k个初等矩阵的乘积。因此,我们只需要求出这k个初等矩阵的逆矩阵,
然后按照它们的顺序相乘即可得到A的逆矩阵。
例如,对于一个3×3的可逆矩阵A,我们可以通过初等行变换将其转化为单位矩阵:
[1 0 0] [a b c] [1 0 0]
棱镜片
ad视频矩阵[0 1 0] [d e f] [0 1 0]
[0 0 1] [g h i] [0 0 1]
首先,将第一行乘以a的倒数,并加到第二行和第三行上,得到:
[1  0  0 ]  [a    b    c ]  [1    0    0 ]
[ad e f ] → [ad+e ae+f af+c] → [ad+e ae+f af+c]变径套
[ag h i ]  [ag+h ah+i ai+c]  [ag+h ah+i ai+c]
拆装螺杆料筒
然后,将第二行乘以ae+f的倒数,并加到第三行上,得到:
[1    0        0      ]  [a    b    c      ]  [1    0    0      ]
QDFILM[ad+e ae+f    af+c    ] → [(ad+e)/ae (ae+f)/ae f/ae+c/ae] → [(ad+e)/ae (ae+f)/ae f/ae+c/ae]
[ag+h ah+i ai+c+(af+c)(ag+h)/(ae+f)]  [(ag+h)/(-af-c/(ae+f)) (ah+i)/(-af-c/(ae+f)) 1/(-af-c/(ae+f)) ]  [0    0    1      ]
最后,将第三行乘以-af-c/(ae+f)的倒数,并加到第二行上,得到:
[1    0        0      ]  [a      b                c                      ]  [1    0    0                ]
[(ad+e)/ae  (ae+f)/ae          f/ae+c/ae] → [(ad+e)/ae-(f/ae+c/ae)(ag+h)/(af+c) (ae+f)/ae+(f/ae+c/ae)(ah+i)/(af+c) -c/(af+c)] → [(ad+e)/aef-(f/ae+c/ae)(ag+h)/(af+c) (f+ac)/(aef)-(f/ae+c/ae)(ah+i)/(af+c) c/(aef)]
[0    0        1      ]  [(ag+h)/(-af-c/(ae+f)) (ah+i)/(-af-c/(ae+f))      1/(-af-c/(ae+f))]  [0    1    (-c)/(af+c)]新菠萝灰粉蚧
因此,A的逆矩阵为:
[ (ad+e)/aef-(f/ae+c/ae)(ag+h)/(af+c)      (f+ac)/(aef)-(f/ae+c/ae)(ah+i)/(af+c)            c/(aef)]
[-(ad+e)/afe+(d/a-fc/a^2)(ag+h)/(af+c) -(b/a+dc/a^2)+(fc/a^2-bd/a)(ah+i)/(af+c)          -d/a(fc/a^2-bd/a)]
[ (f/ae+c/ae)(ag+h)/(af+c)                -(fc/a^2-bd/a)(ah+i)/(af+c)                    a/(af+c)]
初等行变换求逆矩阵的原理就是这样,它是一种简单而又实用的方法,可以在计算机科学、数学、物理等领域得到广泛的应用。

本文发布于:2024-09-21 16:26:49,感谢您对本站的认可!

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