Миноры и алгебраические дополнения

Минором Мij элемента аij матрицы А, называется определитель матрицы (n-1)-ого порядка, полученной из матрицы А путем вычеркивания i-й строки и j-го столбца.

Алгебраическим дополнением называется минор, вычисляемый по формуле:

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru .

Второй способ вычисления определителя

Определитель матрицы любого порядка равен сумме произведений элементов любой строки (или любого столбца) на их алгебраические дополнения:

по i-й строке Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru i =1, 2, …, n

по j-му столбцу Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru j =1, 2, …, n

Пример:

Дана матрица Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru . Надо вычислить Δ.

По строке:

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

или Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

или Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

По столбцу:

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

или Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

или Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Обычно для вычисления Δ по 2-му способу выбирается строка или столбец, которые содержат больше нулевых элементов, чтобы уменьшить число слагаемых произведений. Согласно схеме вычислений определителя матрицы n-го порядка по 2-му способу необходимо найти определители для матрицы (n-1)-го порядка. Очевидно, что для их нахождения в свою очередь можно использовать ту же схему вычислений и перейти к нахождению определителей матрицы (n-2)-го порядка. И так далее до тех пор, пока не дойдет до матрицы 3-го или 2-го порядка, для которых мы уже умеем вычислять определители.

Третий способ вычисления определителя

Самый лучший способ вычисления определителя для матриц большой размерности и если элементы являются нецелыми числами, заключается в преобразовании данной квадратной матрицы к треугольному виду, т.е. к такому виду, когда у полученной после преобразования матрицы все элементы сверху или снизу главной диагонали являются нулевыми

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru .

Определитель искомой квадратной матрицы А равен произведению диагональных элементов полученной треугольной матрицы

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru .

Преобразование квадратной матрицы к треугольному виду рассмотрим позднее («прямой ход» методом Гаусса).

Действия с матрицами

1. Сумма и разность матриц.

Могут складываться и вычитаться матрицы только одинакового типа.

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Из сложения матриц вытекают следующие свойства:

1) А+(В+С)=(А+В)+С;

2) А+В=В+А;

3) А+0=А.

2. Умножение матрицы на скаляр.

Отсюда: 1) 1А=А; 2) 0А=0;

3) α (β А) = (αβ) А; 4) αА + βА = (α+β) А;

5) α (А+В) = αА + αА;

3. Умножение матриц А * В = С.

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Перемножать матрицы можно только в том случае, если число столбцов первой матрицы равно числу строк второй матрицы, т.е. g=p, а число строк первой матрицы и число столбцов второй матрицы могут быть любые, т.е. m≠n. Результатом будет матрица С размерностью mn, элементы которой

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Для вычисления элемента, стоящего в i-й строке и j-м столбце произведения двух матриц, нужно элементы i-ой строки первой матрицы умножить на соответствующие элементы j-го столбца второй матрицы и полученные произведения сложить.

Свойства:

1) А(ВС)=(АВ)С;

2) α(АВ)=(αА)В;

3) (А+В)=АС+АВ.

4)

Запомнить, что в общем случае 4) АВ≠ВА.

Пример:

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

В тех частных случаях, когда АВ=ВА, матрицы А и В называются перестановочными. Например, единичная матрица Е перестановочна с любой матрицей А того же порядка.

АЕ=ЕА=А.

Единичная матрица Е играет роль единицы при умножении.

Транспонированная матрица

Если в матрице Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru строки и столбцы поменять местами, то получим транспонированную матрицу.

Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru

Свойства:

1) дважды транспонированная матрица равна исходной

А‌ ‌ = (А) = А;

2) (А+В) + В ;

3) (АВ) А , т.е. (АВ)≠ А В ;

4) Если А =А, то матрица А - симметричная

ij = aji)

Обратная матрица

Обратной матрицей по отношению к данной квадратной, называется матрица, которая, будучи умноженной как справа, так и слева на данную матрицу, дает единичную матрицу. Обозначим для матрица А обратную ей матрицу через А-1.

АА-1-1А=Е.

Нахождение обратной матрицы для данной называется обращением данной матрицы.

Квадратная матрица называется неособенной, если ее определитель не равен нулю, в противном случае матрица называется особенной или сингулярной. Обратная матрица имеет только у неособенной матрицы.

Пусть имеем матричное равенство

АС=В.

Умножим правую и левую часть равенства на обратную матрицу А-1

А-1АС= А-1В.

Поскольку известно, что А-1А=Е, то

ЕС= А-1В.

И поскольку известно, что ЕС=С, то

С= А-1В.

То есть, мы равенство АС=В преобразовали в равенство С= А-1В, выразив матрицу С.

Если бы у нас были простые алгебраические числа а, b и с, то аналогичные преобразования были бы следующие: Миноры и алгебраические дополнения - student2.ru .

Сравнив преобразования для алгебраических чисел и матриц видим, что обращение матрицы соответствует действию деления. Поэтому понятна необходимость в обратной матрице, в ее вычислениях.

Наши рекомендации