Дисциплина: Высшая математика Тема: Матрицы и определители

Понятие матрицы.

При изучении вопросов, связанных с действием над векторами, а также при изучении систем линейных уравнений приходится иметь дело с таблицами из чисел, которые называются матрицами.

Определение. Матрицей называется прямоугольная таблица из чисел, содержащая  строк и  столбцов.

Числа  и  называются порядками матрицы. Если , то матрица называется квадратной. Для обозначения матрицы пользуются либо вертикальными двойными черточками, либо круглыми скобками:

 или .

Для краткого обозначения матрицы может быть использована и одна буква, например, . Кроме того, вместо всей таблицы может быть написано:

, где ; .

Числа  называются элементами матрицы,  - номер строки,  - номер столбца.

Для квадратной матрицы вводится понятие главной и побочной диагонали: главная диагональ идет из верхнего левого угла в нижний правый; побочная - из верхнего правого в нижний левый.

Ранг матрицы. Эквивалентные матрицы.

Дана прямоугольная матрица:

Выделим в этой матрице k произвольных строк и k произвольных столбцов (k Ј m, k Ј n).

Определение. Определитель k-го порядка, составленный из элементов матрицы A, расположенных на пересечении выделенных строк и столбцов, называется минором k-го порядка матрицы A. Матрица A имеет C km*C kn миноров k-го порядка.

Определение. Рассмотрим всевозможные миноры матрицы A, отличные от нуля. Рангом матрицы A называется наибольший порядок отличных от нуля миноров этой матрицы. Если все элементы матрицы равны нулю, то ранг этой матрицы принимают равным нулю.

Определение. Всякий отличный от нуля минор матрицы, порядок которого равен рангу этой матрицы, называется базисным минором матрицы.

Ранг матрицы A будем обозначать через r (A). Если r (A) = r (B), то матрицы A и B называются эквивалентными.

Полезно иметь ввиду, что ранг матрицы не изменяется от элементарных преобразований. Под элементарными преобразованиями понимаются:

1) замена строк столбцами, а столбцов соответствующими строками;

2) перестановка строк матрицы;

3) вычеркивание строки, все элементы которой равны нулю;

4) умножение какой-либо строки на число, отличное от нуля;

5) прибавление к элементам одной строки соответствующих элементов другой строки.

Действия над матрицами.

Определение. Две матрица называются равными, если они имеют одинаковые порядки и все их соответствующие элементы совпадают.

Определение. Суммой двух матриц  () и  () одинаковых порядков  называется матрица  () того же порядка, элементы которой равны .

На письме это действие может быть записано так: . Операция сложения обладает, очевидно, обычными свойствами: перестановочным ; сочетательным .

Определение. Произведением матрицы  на число  называется матрица , элементы которой равны .

Умножение матрицы на число может быть записано:  или .

Эта операция обладает следующими свойствами: сочетательным относительно числового множителя ; распределительным относительно суммы матриц ; распределительным относительно суммы чисел .

После первых двух действий необходимо отметить, что вычитание матриц производится аналогично сложению, а деление матрицы на число может быть определено как умножение на обратное число.

Определение. ............