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行阶梯形矩阵第一个元素一定为1吗(行阶梯形矩阵)

大家好,我是小新,我来为大家解答以上问题。行阶梯形矩阵第一个元素一定为1吗,行阶梯形矩阵很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

我们知道阶梯形(包括上三角形)方程组的通解很容易求,那么阶梯形方程组的增广矩阵又有什么特征呢?

定义. 如果矩阵中每一行第一个非零元素(称为该行的非零首元)必在上一行非零首元的右下方,则我们称这样的矩阵为阶梯形矩阵.

很显然,阶梯形方程组的增广矩阵都为阶梯形矩阵,但是阶梯形的矩阵可能对应一个没有解的方程组.比如矩阵(0 1)就对应一个矛盾的方程.

例1.1.5 设

其中a), b), d)是阶梯形矩阵;而c)不是,因为其第5行非零首元3不在上一行非零首元-1的右下方,而是在-1的正下方.

定理. 任意矩阵A均可经有限次初等行变换化为阶梯形,虽然化成的阶梯形矩阵不唯一,但所有化成的阶梯形矩阵都具有相同个数的非零行(即该行至少有一个元素不为零),我们称这个数为矩阵A的秩,记作r(A).

我们略去此定理的一般证明,用一个具体实例来说明定理的结论.

例1.1.6.将矩阵化为阶梯形.

 

解.(点击此处看从A初等变换到B的过程)

最后的矩阵 是阶梯形了.

如果对上述B再施行两个行变换:及,即得更简单的阶梯形矩阵

再进一步,对C施行四个初等列变换:即将第一列的-11/4倍加到第五列上,及,,又可将C化成所谓标准形矩阵,即

.

定义.设m×n阶矩阵A=中,(其中表示m与n这两个数中的较小者),除此以外所有元素均为0,则称A为标准形矩阵.标准形矩阵的秩显然等于其非零元的个数.

从以上的例子中不难看出,每个矩阵都可经有限次初等变换化为标准形.可以证明的是标准形的得到与施行怎样的初等变换(不管是行变换还是列变换)无关,即所有矩阵的标准形都与原矩阵具有相同的秩.

例1.1.7 把矩阵化为阶梯形,并求A的秩及标准形.

解.

此即A的一个阶梯形矩阵,且因其有2个非零行(第1行与第2行),故r(A)=2,且A的标准形是.

需要注意的是,矩阵A化成的阶梯形不是唯一的,而标准形是唯一的,标准形就是一个特殊的阶梯形.

本文到此讲解完毕了,希望对大家有帮助。

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