可逆矩阵与伴随矩阵
前言
可逆矩阵与伴随矩阵在线性代数中密不可分。在题目中也是一大难点。因此写下这篇文章记录刷题时遇到的重要知识点。
规定
1. 此文章中A矩阵默认为n阶可逆方阵;
2. 或 :为A矩阵的行列式,本文更侧重使用符合国内教材的后者;
3. :为A矩阵的伴随矩阵;
4. :为A矩阵的逆矩阵;
5. :为A矩阵的转置;
6. :为单位矩阵。
性质
基本条目
1. $(kA)^{-1}=\frac{1}{k}A^{-1}$ ;
2. $(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}$ ;
3. $AA^*=A^*A= \lvert A \rvert E"$ ;
4. $A^{-1} = \frac{1}{\lvert A \rvert}A^*$ .
注意
a.) 第2条的公式右侧为逆序写出。(运算时仍是从右至左)
b.) 对于第二条,由于AB可替换为任何矩阵组。因此括号内不管有多少项,都请逆序写出。
c.) 第2条公式中的 "-1次方" 可以替换为 "*" 。也就是说此性质对于伴随矩阵同样适用。
d.) 条目不完整,略去了我认为完全符合直觉的性质。需要更多参考?点击跳转到维基百科
进阶条目
5. ;
6. (其中n>2) ;
7.
如何记忆?
a.) 一次伴随矩阵操作将对所有位置进行一次代数余子式的消除。因此可以记忆为每一项最后都剩下n-1的大小。
b.) 第6条可以类似记忆。两次伴随矩阵则剩下n-2。因为没有取行列式,答案仍为矩阵,因此在最后再次乘上原矩阵A。
c.) 第7条可以理解为第4条的拓展。此处将其单独列举出来。
技巧
求逆矩阵
记住最基本的方法:若,则为的逆矩阵。
1. 设为阶方阵,且,则( )
解析:
(将单位矩阵丢到方程一边,并单独提取出原矩阵,剩下的即是目标矩阵。)
(转化为了 形式)
判断是否可逆
配方,分解因式,加E。相比于直接求,这种类型的配凑步骤比较考验技巧。
解析:
(懒得打公式,直接截图了)
求二阶矩阵的伴随矩阵
解析:
正对角交换,反对角变号。
易错点
1. 伴随矩阵是转置过的。很多教材将这一点隐藏在了公式里面,导致许多自学初学者(或者上课没有仔细听的同学)绕了弯路。根据维基百科:
......可以定义:矩阵A的伴随矩阵是A的余子矩阵的转置矩阵:
(节选自维基百科)
2. 设,为同阶可逆矩阵,则( )
- ;
- 存在可逆矩阵 ,使得 ;
- 存在可逆矩阵 ,,使得 ;
- 存在可逆矩阵 ,使得 .
解析:
A选项:AB矩阵只是可逆,不一定相等,乘法交换后不一定相等。其余选项中只有C是书中给出的定义。尽管不知道其他的为啥错,选C就完事。(仅限应付机考)