矩阵是什么意思?

矩阵是由方程的系数和常数组成的方阵。用它解线性方程组既方便又直观。例如,对于方程组。

a 1x+b 1y+c 1z = d 1

a2x+b2y+c2z=d2

a3x+b3y+c3z=d3

一般来说,我们可以形成两个矩阵:

a 1b 1c 1a 1b 1c 1d 1

a2b2c2a2b2c2d2

a3b3c3a3b3c3d3

因为这些数字有规律地排列在一起,形状像矩形,数学家称之为矩阵。通过变换矩阵,可以得到方程的解。

矩阵的具体概念最早是由英国数学家凯利在19世纪提出的,并形成了矩阵代数的系统理论。

不过追根溯源,矩阵最早出现在中国的九章算术中。第九章算术方程,提出线性方程的系数和常数按顺序排列成矩形。那么这个方程的解就可以通过移动地方找到。在欧洲,用这种方法解线性方程组,比中国晚了2000多年。

数学上,m×n矩阵是一个具有m行n列的矩形阵列。矩阵由数字组成,或者更一般地说,由环中的元素组成。

矩阵在线性代数、线性规划、统计分析和组合数学中很常见。请参考矩阵理论。

目录=7。

在c语言中,也表示为A[j]。(值得注意的是,与一般的矩阵算法不同,在C中,“行”和“列”是从0开始计数的。)

另外,A = (aij),意思是a [I,j] = aiji在数学著作中常见于所有的I和j。

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一般环上构造的矩阵

给出一个环R,M(m,n,R)是R中所有m× n矩阵按元素排列的集合,若m=n,通常记为M(n,R)。这些矩阵可以相加相乘(见下),所以M(n,R)本身就是一个环,这个环与左R模Rn的自同态环同构。

如果R是可置换的,那么M(n,R)是有单位元的R-代数。行列式可以用莱布尼茨公式来定义:一个矩阵是可逆的当且仅当它的行列式在r内可逆。

在维基百科中,除非特别说明,矩阵大多是实矩阵或虚矩阵。

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分块矩阵

分块矩阵是指将一个大矩阵分成“矩阵”的矩阵。例如,下面的矩阵

可以分成四个2×2的矩阵。

这种方法可用于简化运算、数学证明和某些计算机应用,如VLSI芯片设计。

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特殊矩阵类别

对称矩阵相对于其主对角线(从左上到右下)对称,即ai,j = aj,I。

Hermite矩阵(或自* *轭矩阵)以复* * *轭的形式相对于其主对角线对称,即ai,j = a * j,I。

Teplic矩阵的所有元素在任一对角线上都是相反的,即ai,j=ai+1,j+1。

随机矩阵的所有列都是概率向量,用于马尔可夫链。

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矩阵运算

给定m×n矩阵A和B,可以定义它们的和A+B是m×n矩阵,I和J的项是(A+B) [i,j] = A [I,j]+B [I,J]。例如:

替代加法见矩阵加法。

给定一个矩阵a和一个数c,可以定义一个标量积ca,其中(cA)[i,j] = cA[i,j]。例如

这两种运算使得M(m,n,R)成为维数为mn的实线性空间。

如果一个矩阵的列数等于另一个矩阵的行数,则这两个矩阵的乘积可以定义。比如a是m×n矩阵,b是n×p矩阵,它们是乘积。AB是m×p矩阵,其中

(ab) [i,j] = a [i,1] * b [1,j]+a [i,2] * b [2,j]+...+a [i,n] * b [n,j]对于所有I和。

例如

这种乘法具有以下特性:

(AB)C = A(BC)对于所有的k×m矩阵A,m×n矩阵B和n×p矩阵C(“结合律”)。

(A+B)C = AC+BC对于所有m×n矩阵A和B以及n×k矩阵C(“分布律”)。

C(A+B) = CA+CB对于所有m×n矩阵A和B以及k×m矩阵C(“分布律”)。

需要注意的是,可替代性不一定成立,即有矩阵A和B使得AB ≠ BA。

对于其他特殊乘法,请参见矩阵乘法。

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线性变换、秩、转置

矩阵是线性变换的方便表达,因为矩阵乘法和线性变换的合成具有以下关系:

N×1矩阵(即长度为n的向量)用Rn表示。对于每个线性变换f:rn->;Rm有一个唯一的m×n矩阵a,使得f(x) = Ax是所有x&的唯一矩阵;在;注册护士.这个矩阵a“代表”线性变换f,目前另一个k×m矩阵b代表线性变换g:RM->;Rk,那么矩阵乘积BA表示线性变换g o f。

矩阵A表示的线性代数的象的维数称为A的矩阵秩,矩阵的秩也是A的行(或列)生成空间的维数。

m×n矩阵A的转置是由行列交换角公式生成的n×m矩阵Atr(也称为AT或tA),即对于所有I和j,Atr[i,j] = A[j,i],如果A表示线性变换,则Atr表示其对偶算子。换位具有以下特点:

(A + B)tr = Atr + Btr,(AB)tr = BtrAtr .