学习笔记: 线性代数-单位矩阵与逆矩阵

简介: 线性代数个人学习笔记
1、单位矩阵

$I_{n}=(i_{kj}) = \{ \begin{array} 01\ , if \ k = j \ ; \\ 0 \ ,if \ k \neq j \end{array} $
单位矩阵的特点是对角线为1(行号等于列号的单元元素值为1 ),其它元素值为0, 是一个方阵,且有$I \times A = A \ ; A \times I = A$,当$I$矩阵的每个行向量与$A$矩阵的列向量进行乘的时候,由于$I$矩阵的行向量第$i$列才有值,所以相当于从$A$矩阵的列向量中提取第$i$个元素的值$\rightarrow a_{ij} = \vec r_i \cdot \vec c_j = \vec c_{j(i)}$
$I_{2} = \begin{bmatrix} 1&0\\ 0&1 \end{bmatrix}$ $I_{3} = \begin{bmatrix} 1&0&0 \\ 0&1&0 \\ 0&0&1 \end{bmatrix}$
python的numpy 库初始化一个3*3单位矩阵np.identity(n = 3)

2、矩阵的逆 $T^{-1}$

当存在矩阵$B$ 与矩阵$A$ 相乘满足条件 $ A \times B = B \times A = I$,则称$B$是矩阵$A$的逆,记作:$B = A^{-1}$ 。可逆矩阵一定是方阵,非方阵一定不可逆,只有方阵才有逆
单位矩与逆矩阵的关系: $A^0 = A \times A^{-1} = I$
矩阵的负幂计算:$A^{-2} = (A^{-1})^{2}$ ,这一类计算应用的很少。
python的numpy 对矩阵$A$求逆矩阵$invA$:invA = np.linalg.inv(A)

2.1、奇异矩阵 与 非奇异矩阵

在矩阵系统中,大量的矩阵不存在逆矩阵,但总体而言,可逆矩阵在矩阵系统中还是居多的,只是相比不可逆矩阵而言少的多。
满足可逆条件的矩阵称为可逆矩阵,也叫做$\color {#4285f4}{\small非奇异矩阵(non-sigular)}$,意思是这种矩阵是非常平凡的矩阵,正规的矩阵(regular-matrix);而不可逆矩阵则称为$\color{red}{\small 奇异矩阵(singular)}$。

2.2、矩阵的逆的性质

① 对矩阵$A$而言,若存在逆矩阵$B$则$B$唯一
② $(A^{-1})^{-1} = A$ ,$A$矩阵的逆矩阵的逆还是$A$;
反证法证明如下:$令 A^{-1} = X,转而求证 X^{-1} = A \\ \because X \cdot A = I = A \cdot X \\ 又 \because X = A^{-1} \\ \therefore 得 A^{-1} \cdot A = I = A \cdot A^{-1} \\ \therefore X^{-1} = A \to (A^{-1})^{-1} = A$

③ $(A \cdot B)^{-1} = A^{-1} \cdot B^{-1} \rightarrow (AB) \cdot (A^{-1}B^{-1}) =I \rightarrow A(B \cdot B^{-1})A^{-1} = AIA^{-1} =I$
④ $(A^{T})^{-1} = (A^{-1})^{T}$,矩阵$A$的转置的逆等于$A$的逆的转置; 求证:$\because A^{T} \cdot (A^{-1})^{T} = I \to (A \cdot A^{-1})^{T} = I^{T} = I \to \ \therefore 得证 (A^{T})^{-1} = (A^{-1})^{T}$

目录
相关文章
|
6月前
|
C++
C++解决线性代数矩阵转置 小实践
【6月更文挑战第3天】C++解决线性代数矩阵转置
95 2
|
机器学习/深度学习 人工智能 数据可视化
学习笔记: 线性代数-行列式
线性代数个人学习笔记
166 0
学习笔记: 线性代数-矩阵对角化
线性代数个人学习笔记
128 0
学习笔记: 线性代数-线性系统
线性代数个人学习笔记
160 0
|
C语言
线性代数(三)行列式
线性代数(三)行列式
119 0
|
算法
线性代数(一)矩阵和方程组
线性代数(一)矩阵和方程组
173 0
|
算法
线性代数(二)矩阵代数
线性代数(二)矩阵代数
98 0
|
机器学习/深度学习 算法 图形学
矩阵和线性代数的应用
矩阵和线性代数是数学中重要的概念,它们被广泛应用于物理、工程、计算机科学、经济学等众多领域。本文将讨论矩阵和线性代数的一些基本概念以及它们在实际应用中的重要性和影响。
334 0