方块矩阵

更新时间:2024-05-21 15:31

方块矩阵,或简称方阵,是行数及列数皆相同的矩阵。由n*n矩阵组成的集合,连同矩阵加法和矩阵乘法,构成环。 除了 n=1,此环并不是交换环。

简介

M(n, R),即实方块矩阵环,是个实有单位的结合代数。M(n, C),即复方块矩阵环,则是复结合代数。

单位矩阵 In 的对角线全是 1 而其他位置全是 0,对所有M*N矩阵 M 及N*K矩阵 N 都有 MIn = M 及 InN = N。

定义

由行列组成的矩阵叫做方阵

案例

单位矩阵是方块矩阵环的单位元。

方块矩阵环的可逆元称为可逆矩阵或非奇异矩阵。矩阵 是可逆当且仅当存在矩阵 使得

此时 称为 的逆矩阵,并记作 。 所有可逆矩阵在乘法上组成一个群(亦是一个李群),称为一般线性群。

若数字 和非零向量满足(为向量),则为 的一个特征向量, 是其对应的特征值。 为 的特征值当且仅当 不可逆,又当且仅当 。 这里, 是 的特征多项式。特征多项式是一个 次多项式,有 个复根(考虑重根),即 有 个特征值。

方块矩阵 的行列式是其 个特征值的积, 但亦可经由Leibniz formula计算出来。可逆矩阵正好是那些行列式非零的矩阵.

高斯-若尔当消元法非常重要,可以用来计算矩阵的行例式,秩,逆矩阵,并解决线性方程组

矩阵的迹是矩阵的对角线元素之和,也是其 个特征值之和。

所有正交矩阵都是方块矩阵。

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