Что значит матрица вырождена

Вырожденная матрица

Вы́рожденной или сингуля́рной называют квадратную матрицу, определитель которой равен нулю.

Эквивалентные условия вырожденности

Используя различные понятия линейной алгебры, можно привести различные условия вырожденности:

Свойства

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Вырожденная матрица» в других словарях:

вырожденная матрица — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] вырожденная матрица Квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь… … Справочник технического переводчика

Вырожденная матрица — [degenerate matrix] квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь обратной, т.е. с ней нельзя произвести операцию обращения матрицы … Экономико-математический словарь

вырожденная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

ВЫРОЖДЕННАЯ МАТРИЦА — особая матрица, сингулярная матрица, квадратная матрица, определитель к рой равен нулю … Математическая энциклопедия

Матрица — [matrix] система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной таблицы, над которой можно производить определенные действия. Таблица имеет следующий вид: Элемент матрицы в общем виде обозначается aij это… … Экономико-математический словарь

матрица — Логическая сеть, сконфигурированная в виде прямоугольного массива пересечений входных/выходных каналов. [http://www.vidimost.com/glossary.html] матрица Система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной… … Справочник технического переводчика

МАТРИЦА — прямоугольная таблица состоящая из т строк и n столбцов; её паз. M. размера Элементами(первый индекс указывает номер строки, второй номер столбца) M. могут быть числа, ф ции пли др. величины, над к рыми можно производить алгебраич. операции. M.… … Физическая энциклопедия

Матрица (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Матрица. Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы элементов кольца или поля (например, целых, действительных или комплексных чисел), которая представляет… … Википедия

Матрица линейного оператора — Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы чисел (или элементов кольца) и допускающий алгебраические операции (сложение, вычитание, умножение и др.) между ним и другими подобными объектами. Правила выполнения… … Википедия

особенная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

Источник

ВЫРОЖДЕННАЯ МАТРИЦА

особая матрица, сингулярная матрица,- квадратная матрица, определитель к-рой равен нулю.

Смотреть что такое «ВЫРОЖДЕННАЯ МАТРИЦА» в других словарях:

вырожденная матрица — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] вырожденная матрица Квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь… … Справочник технического переводчика

Вырожденная матрица — [degenerate matrix] квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь обратной, т.е. с ней нельзя произвести операцию обращения матрицы … Экономико-математический словарь

вырожденная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

Вырожденная матрица — Вырожденной или сингулярной называют квадратную матрицу, определитель которой равен нулю. Эквивалентные условия вырожденности Используя различные понятия линейной алгебры, можно привести различные условия вырожденности: Строки или столбцы матрицы … Википедия

Матрица — [matrix] система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной таблицы, над которой можно производить определенные действия. Таблица имеет следующий вид: Элемент матрицы в общем виде обозначается aij это… … Экономико-математический словарь

матрица — Логическая сеть, сконфигурированная в виде прямоугольного массива пересечений входных/выходных каналов. [http://www.vidimost.com/glossary.html] матрица Система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной… … Справочник технического переводчика

МАТРИЦА — прямоугольная таблица состоящая из т строк и n столбцов; её паз. M. размера Элементами(первый индекс указывает номер строки, второй номер столбца) M. могут быть числа, ф ции пли др. величины, над к рыми можно производить алгебраич. операции. M.… … Физическая энциклопедия

Матрица (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Матрица. Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы элементов кольца или поля (например, целых, действительных или комплексных чисел), которая представляет… … Википедия

Матрица линейного оператора — Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы чисел (или элементов кольца) и допускающий алгебраические операции (сложение, вычитание, умножение и др.) между ним и другими подобными объектами. Правила выполнения… … Википедия

особенная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

Источник

Реферат: Алгебра матриц

Определение. Прямоугольная таблица из m строк и n столбцов, заполненная некоторыми математическими объектами, называется – матрицей.

Мы будем рассматривать числовые матрицы. Числа, составляющие матрицу, называются ее элементами. Для обозначения матрицы, как правило, используются круглые скобки. При записи, в общем виде элементы матрицы обозначаются одной буквой с двумя индексами, из которых первый указывает номер строки, а второй – номер столбца матрицы. Например, матрица

j=1,2,…,n (кратко , . ). Произведение называют размером матрицы.

Матрица называется квадратной порядка n, если число ее строк равно числу столбцов и равно n:

называется диагональной, т.е. диагональная матрица имеет вид:

Диагональная матрица порядка n называется единичной, если все элементы ее главной диагонали равны 1. Матрица любого размера называется нулевой или нуль матрицей, если все ее элементы равны нулю. Единичная матрица обозначается буквой Е, нулевая – О. Матрицы имеют вид:

Линейные операции над матрицами

Определение. Суммой матриц А=(а_ij ) и B=(b_ij ) одинаковых размеров называется матрица С=(с_ij ) тех же размеров, такая что c_ij =a_ij +b_ij для всех i и j.

.

Таким образом, чтобы сложить матрицы А и В, надо сложить их элементы, стоящие на одинаковых местах. Например,

A + B = = C

Определение. Произведение матрицы А на число l называется матрица lА=(l а_ij ), получаемая умножением всех элементов матрицы А на число l.

Например, если и l=5, то

Разность матриц А и В можно определить равенством А-В=А+(-1)В.

Рассмотренные операции называются линейными.

Отметим некоторые свойства операций.

А+В = В+А – коммутативность сложения.

(А+В)+С = А+(В+С) – ассоциативность сложения.

Матрица О, состоящая из нулей, играет роль нуля: А+О=А.

a(bА) = (ab)А = (aА)b. 6. (a+b)А = aА+bА.

7. a(А+В) = aА+aВ. 8. 1* А = А. 9. 0 * А = 0.

В матричной алгебре важную роль играет операция умножения матриц, это весьма своеобразная операция.

Определение. Произведением матрицы А=(а_ij ) размера и прямоугольной матрицы B=(b_ij ) размера называется прямоугольная матрица С=(с_ij ) размера , такая что c_ij =a_{i 1} +b_{1 j} + a_{i 2} +b_{2 j} +…+ a_ik +b_kj ; , .

Таким образом, элемент произведения матриц А и В, стоящий в i-ой строке и j-ом столбце, равен сумме произведений элементов i-ой строки первой матрицы А на соответствующие элементы j-ого столбца второй матрицы В т.е.

.

Произведение С=АВ определено, если число столбцов матрицы А равно числу строк матрицы В. Это условие, а также размеры матриц можно представить схемой:

Очевидно, что операция умножения квадратных матриц всегда определена.

Примеры. Найдем произведения матриц АВ и ВА, если они существуют.

1. , .

2. , .

Таким образом, коммутативный (переместительный) закон умножения матриц, вообще говоря, не выполняется, т.е. В частном случае коммутативным законом обладает произведение любой квадратной матрицы А n-го порядка на единичную матрицу Е такого же порядка, т.е.

3. , .

,

Получим , ВА – не существует.

Свойства умножения матриц.

(АВ)С = А(ВС) – ассоциативность.

(А+В)С = АС+ВС – дистрибутивность.

А(В+С) = АВ+АС – дистрибутивность.

ЕА = АЕ = А, для квадратных матриц единичная матрица Е играет роль единицы.

Приведем пример доказательства лишь одного свойства. Докажем, например, свойство 3.

Пусть для А=(а_ij ), B=(b_ij ), C=(c_ij ) произведения матриц определены. Найдем элемент i-ой строки и j-го столбца матрицы А(В+С). Это будет число

Первая сумма в правой части равенства равна элементу из i-ой строки и j-го столбца матрицы АВ, а вторая сумма равна элементу из i-ой строки и j-го столбца матрицы АС. Рассуждение верно при любых i и j, то свойство 3 доказано.

Упражнение 1. Проверьте свойство ассоциативности 1 для матриц:

, , .

Упражнение 2. Проверьте свойство дистрибутивности 2 для матриц:

, , .

Вырожденные и невырожденные матрицы

Определение. Матрица называется вырожденной, если ее определитель равен нулю, и невырожденной, если определитель матрицы отличен от нуля.

Пример. , = 16-15 = 1 0; А – невырожденная матрица.

, = 12-12 = 0; А – вырожденная матрица.

Теорема. Произведение матриц есть вырожденная матрица тогда и только тогда, когда хотя бы один из множителей есть вырожденная матрица.

Необходимость. Пусть АВ – вырожденная матрица, т.е. =0. Тогда, в силу того, что определитель произведения матриц равен произведению определителей перемножаемых матриц, имеем Это значит, что хотя бы одна из матриц А или В является вырожденной.

Замечание. Доказанная теорема справедлива для любого числа множителей.

Определение. Квадратная матрица В называется обратной по отношению к матрице А такого же размера, если

Пример. , .

В – матрица обратная к А.

Теорема. Если для данной матрицы обратная существует, то она определяется однозначно.

Предположим, что для матрицы А существуют матрицы Х и У, такие, что

Умножая одно из равенств, например, АХ = Е слева на У, получим У(АХ) = УЕ. В силу ассоциативности умножения имеем (УА)Х = УЕ. Поскольку УА = Е, то ЕХ = УЕ, т.е. Х = У. Теорема доказана.

Теорема (необходимое и достаточное условие существования обратной матрицы).

Достаточность. Пусть дана невырожденная матрица порядка n

,

так что ее определитель 0. Рассмотри матрицу, составленную из алгебраических дополнений к элементам матрицы А:

,

ее называют присоединенной к матрице А.

Найдем произведения матриц АА * и А * А. Обозначим АА * через С, тогда по определению произведения матриц имеем: С_ij = а_{i 1} А _{1 j} + а_{i 2} А _{2 j} + … + а_in А_nj ; i = 1, n: j = 1, n.

Аналогично доказывается, что произведение А на А * равно той же матрице С. Таким образом, имеем А * А = АА * = С. Отсюда следует, что

Поэтому, если в качестве обратной матрицы взять , то Итак, обратная матрица существует и имеет вид:

.

Пример. Найдем матрицу, обратную к данной:

А =

Источник

Вырожденная матрица

Вырожденная матрица [degenerate matrix] — квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь обратной, т.е. с ней нельзя произвести операцию обращения матрицы.

Смотреть что такое «Вырожденная матрица» в других словарях:

вырожденная матрица — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] вырожденная матрица Квадратная матрица, определитель которой равен нулю. Для экономических расчетов (например, в области межотраслевых балансов) важно, что В.м. не может иметь… … Справочник технического переводчика

вырожденная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

Вырожденная матрица — Вырожденной или сингулярной называют квадратную матрицу, определитель которой равен нулю. Эквивалентные условия вырожденности Используя различные понятия линейной алгебры, можно привести различные условия вырожденности: Строки или столбцы матрицы … Википедия

ВЫРОЖДЕННАЯ МАТРИЦА — особая матрица, сингулярная матрица, квадратная матрица, определитель к рой равен нулю … Математическая энциклопедия

Матрица — [matrix] система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной таблицы, над которой можно производить определенные действия. Таблица имеет следующий вид: Элемент матрицы в общем виде обозначается aij это… … Экономико-математический словарь

матрица — Логическая сеть, сконфигурированная в виде прямоугольного массива пересечений входных/выходных каналов. [http://www.vidimost.com/glossary.html] матрица Система элементов (чисел, функций и других величин), расположенных в виде прямоугольной… … Справочник технического переводчика

МАТРИЦА — прямоугольная таблица состоящая из т строк и n столбцов; её паз. M. размера Элементами(первый индекс указывает номер строки, второй номер столбца) M. могут быть числа, ф ции пли др. величины, над к рыми можно производить алгебраич. операции. M.… … Физическая энциклопедия

Матрица (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Матрица. Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы элементов кольца или поля (например, целых, действительных или комплексных чисел), которая представляет… … Википедия

Матрица линейного оператора — Матрица математический объект, записываемый в виде прямоугольной таблицы чисел (или элементов кольца) и допускающий алгебраические операции (сложение, вычитание, умножение и др.) между ним и другими подобными объектами. Правила выполнения… … Википедия

особенная матрица — ypatingoji matrica statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. singular matrix vok. ausgeartete Matrix, f; singuläre Matrix, f rus. вырожденная матрица, f; особенная матрица, f pranc. matrice singulière, f … Fizikos terminų žodynas

Источник

Алгебра матриц

Автор: Lida Lysenko, 10 Сентября 2010 в 22:54, курсовая работа

Описание работы

При решении различных задач математики очень часто приходится иметь дело с таблицами чисел, называемых матрицами. С помощью матриц удобно решать системы линейных уравнений, выполнять многие операции с векторами, решать различные задачи компьютерной графики и другие инженерные задачи. Матрицей называется прямоугольная таблица из чисел, содержащая некоторое количество m строк и некоторое количество п столбцов. Числа т и п называются порядками матрицы. В случае, если т = п, матрица называется квадратной, а число m = n — ее порядком.

Содержание

Глава I. Алгебра матриц……………………………………………………………. 3
1. Понятие матрицы…………………………………………………………..3
2. Виды матриц………………………………………………………………..3
3. Основные операции над матрицами и их свойства……………………. 5
3.1. Сложение матриц……………………………………………………. 5
3.2. Умножение матрицы на число………………………………………. 5
3.3. Произведение матриц………………………………………………….6
4. Вырожденные и невырожденные матрицы………………………………8
5. Обратная матрица…………………………………………………………..8
6. Понятие и основные свойства определителя…………………………….10
7. Транспонирование…………………………………………………………11
Глава II. Реализация матричных операций в Mathcad……………………………..12
Заключение…………………………………………………………………………. 17
Литература…………………………………………………………………………….18

Работа содержит 1 файл

Алгебра матриц.doc

Среди всех диагональных матриц (1.5) с совпадающими элементами d₁ = d₂ = … = d_n = = d особо важную роль играют две матрицы. Первая из этих матриц получается при d = 1, называется единичной матрицей n-го порядка и обозначается символом Е. Вторая матрица получается при d = 0, называется нулевой матрицей n-го порядка и обозначается символом O. Таким образом,

В силу доказанного выше А Е = Е А и А О = О А. Более того, легко показать, что

А Е = Е А = А, А О = О А = 0. (1.6)

Первая из формул (1.6) характеризует особую роль единичной матрицы Е, аналогичную той роли, которую играет число 1 при перемножении вещественных чисел. Что же касается особой роли нулевой матрицы О, то ее выявляет не только вторая из формул (1.6), но и элементарно проверяемое равенство

В заключение заметим, что понятие нулевой матрицы можно вводить и для неквадратных матриц (нулевой называют любую матрицу, все элементы которой равны нулю).

4. Вырожденные и невырожденные матрицы

Матрица называется вырожденной, если ее определитель равен нулю, и невырожденной, если определитель матрицы отличен от нуля.

, = 12-12 = 0; А – вырожденная матрица.

Теорема. Произведение матриц есть вырожденная матрица тогда и только тогда, когда хотя бы один из множителей есть вырожденная матрица.

Необходимость. Пусть АВ – вырожденная матрица, т.е. =0. Тогда, в силу того, что определитель произведения матриц равен произведению определителей перемножаемых матриц, имеем Это значит, что хотя бы одна из матриц А или В является вырожденной.

Замечание. Доказанная теорема справедлива для любого числа множителей.

5. Обратная матрица

Квадратная матрица В называется обратной по отношению к матрице А такого же размера, если

В – матрица обратная к А.

Теорема. Если для данной матрицы обратная существует, то она определяется однозначно.

Предположим, что для матрицы А существуют матрицы Х и У, такие, что

Умножая одно из равенств, например, АХ = Е слева на У, получим У(АХ) = УЕ. В силу ассоциативности умножения имеем (УА)Х = УЕ. Поскольку УА = Е, то ЕХ = УЕ, т.е. Х = У. Теорема доказана.

Теорема (необходимое и достаточное условие существования обратной матрицы).

Достаточность. Пусть дана невырожденная матрица порядка n

так что ее определитель 0. Рассмотри матрицу, составленную из алгебраических дополнений к элементам матрицы А:

ее называют присоединенной к матрице А.

Найдем произведения матриц АА * и А * А. Обозначим АА * через С, тогда по определению произведения матриц имеем: С_ij = а_i1А _1j + а _i2А _2j + … + а _inА_nj;

Аналогично доказывается, что произведение А на А * равно той же матрице С. Таким образом, имеем А * А = АА * = С. Отсюда следует, что

6. Понятие и основные свойства определителя

Рассмотрим произвольную квадратную матрицу любого порядка п:

С каждой такой матрицей свяжем вполне определенную численную характеристику, называемую определителем, соответствующим этой матрице.

Если порядок n матрицы (1.7) равен единице, то эта матрица состоит из одного элемента а_{i j} определителем первого порядка соответствующим такой матрице, мы назовем величину этого элемента.

Если далее порядок п матрицы (1.7) равен двум, т. е. если эта матрица имеет вид

то определителем второго порядка, соответствующим такой матрице, назовем число, равное а₁₁ а₂₂ — а₁₂ а₂₁ и обозначаемое одним из символов:

Итак, по определению

Формула (1.9) представляет собой правило составления определителя второго порядка по элементам соответствующей ему матрицы. Словесная формулировка этого правила такова: определитель второго порядка, соответствующий матрице (1.8), равен разности произведения элементов, стоящих на главной диагонали этой матрицы, и произведения элементов, стоящих на побочной ее диагонали. Определители второго и более высоких порядков находят широкое применение при решении систем линейных уравнений.

Транспонированная матрица — матрица AT, полученная из исходной матрицы A заменой строк на столбцы.

Если А = Ат, матрица симметрична.

II. Реализация матричных операций в Mathcad

Рассмотрим, как выполняются операции с матрицами в системе MathCad. Простейшие операции матричной алгебры реализованы в MathCad в виде операторов. Написание операторов по смыслу максимально приближено к их математическому действию. Каждый оператор выражается соответствующим символом. Рассмотрим матричные и векторные операции MathCad 2001. Векторы являются частным случаем матриц размерности n x 1, поэтому для них справедливы все те операции, что и для матриц, если ограничения особо не оговорены (например, некоторые операции применимы только к квадратным матрицам n x n). Какие-то действия допустимы только для векторов (например, скалярное произведение), а какие-то, несмотря на одинаковое написание, по-разному действуют на векторы и матрицы.

При работе с матрицами используется панель инструментов “Матрицы”

Рис.1 Панель инструментов Матрицы

Для того, чтобы выполнить какую-либо операцию с помощью панели инструментов, нужно:

Это означает, например, что вычислить определитель матрицы можно, выполнив команду Символы/Матрицы/ Определитель.

Номер первой строки (и первого столбца) матрицы MathCAD хранит в переменной ORIGIN. По умолчанию отсчет ведется от нуля. В математической записи чаще принято вести отсчет от 1. Для того, чтобы MathCAD вел отсчет номеров строк и столбцов от 1, нужно задать значение переменной ORIGIN:=1.

Источник