第三節(jié)矩陣的初等變換

第三節(jié)矩陣的初等變換第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一解第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一用“回代”的方法求出解：第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一于是解得(2)第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一小結(jié)：1．上述解方程組的方法稱為消元法．2．始終把方程組看作一個整體變形，用到如下三種變換（1）交換方程次序；（2）以不等于０的數(shù)乘某個方程；（3）一個方程加上另一個方程的k倍．（與相互替換)（以替換)（以替換）第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3．上述三種變換都是可逆的．由于三種變換都是可逆的，所以變換前的方程組與變換后的方程組是同解的．故這三種變換是同解變換．第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一因為在上述變換過程中，僅僅只對方程組的系數(shù)和常數(shù)進行運算，未知量并未參與運算．若記則對方程組的變換完全可以轉(zhuǎn)換為對矩陣B(方程組（1）的增廣矩陣）的變換．第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一定義1下面三種變換稱為矩陣的初等行變換:二、矩陣的初等變換第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一定義2矩陣的初等列變換與初等行變換統(tǒng)稱為初等變換．初等變換的逆變換仍為初等變換,且變換類型相同．同理可定義矩陣的初等列變換(所用記號是把“r”換成“c”)．逆變換逆變換逆變換第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一等價關(guān)系的性質(zhì)：具有上述三條性質(zhì)的關(guān)系稱為等價．例如，兩個線性方程組同解，就稱這兩個線性方程組等價第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一用矩陣的初等行變換解方程組（1）：第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一回代過程：第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一特點：（1）可劃出一條階梯線，線的下方全為零；（2）每個臺階只有一行，臺階數(shù)即是非零行的行數(shù)，階梯線的豎線后面的第一個元素為非零元，即非零行的第一個非零元．第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一行階梯形矩陣:設若當i>j時,恒有:且各行中第一個非零元素前面零元素的個數(shù)隨行數(shù)增大而增多.注意:元素全為零的行只會在最下面.例如：第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一注意：行最簡形矩陣是由方程組唯一確定的，行階梯形矩陣的非零行的行數(shù)也是由方程組唯一確定的．行最簡形矩陣再經(jīng)過初等列變換，可化成標準形．第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一例如，第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一特點：所有與矩陣等價的矩陣組成的一個集合，稱為一個等價類，標準形是這個等價類中最簡單的矩陣.第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一三、小結(jié)1.初等行(列)變換初等變換的逆變換仍為初等變換,且變換類型相同．3.矩陣等價具有的性質(zhì)2.初等變換第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一釋疑解難1.一個矩陣的行階梯形矩陣、行最簡形矩陣、標準形矩陣有何異同?答它們的共同點是:

1)階梯數(shù)相等,且等于矩陣的秩;2)每個階梯上只有一行,階梯的每條豎線后的第一個元素不等于零;3)階梯線以下的所有元素都是零.第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一它們的不同點是:行最簡形矩陣要求每個階梯上的第一個非零元為1,且第一個非零元1所在的列上的所有元素全都為零;標準形要求所有的非零元都為1.如.第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

行階梯形矩陣其特點是：階梯線以下的元素全是０，臺階數(shù)即為非零行數(shù),豎線后面的第一個元素為非零元.

行最簡形矩陣其特點是：非零行的第一個非零元為１，且這些非零元1所在的列的其它元素都為０.

標準形矩陣其特點是：左上角為一單位矩陣,其它位置上的元素全都為0.第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2.一個矩陣的行階梯形矩陣、行最簡形矩陣、標準形矩陣唯一嗎？舉例說明.答矩陣的行階梯形矩陣不唯一,而其行最簡形矩陣和標準形矩陣是唯一的.如第24頁，共25頁，2023年