非退化矩陣

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非退化矩陣(non-degenerate matrix)又稱“非異矩陣(non-singular matrix) ”、“滿秩矩陣”,若n階矩陣A的行列式|A|≠0,則稱A為一個非退化矩陣,若|A|=0,則稱A為“退化矩陣”,也稱“奇異矩陣”、“降秩矩陣”。n階方陣A是非退化的充要條件為A是可逆矩陣 。

基本介紹

先引進逆矩陣的概念。

對給定的矩陣 A,如果存在矩陣 B,使成立

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則稱 A非退化(矩)陣(non-degenerate matrix),並稱適合式(1)的矩陣 BA逆(矩)陣(inverse matrix);非退化陣也稱 可逆陣(invertible matrix)或 非奇異陣(non-singular matrix)。

可以看出,只有方陣才可能有逆矩陣,而且可以證明,對方陣 AB,若 AB= I,則必 BA= I,故今後在討論方陣時,只要成立 AB= IBA= I就可以說明 AB互為逆陣了 。

相關結論

定理 如果 A是非退化陣,則其逆陣是惟一的。

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證: 可用同一法證明結論。設是對非退化陣 A的適合式(1)的任意兩個矩陣,則必有。事實上,根據以及下文式(2),有

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證畢。

在證明過程中巧用式(2)以及式(1)的做法,稱之為 單位陣技巧,這是在證明矩陣等式中時常有用的一種技巧,

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由於可逆陣 A的逆陣為惟一確定,故可記之為,有

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而稱不存在逆陣的方陣為 退化(矩)陣(degenerate matrix) 。

這樣,由逆陣概念可容易地推知,單位陣必為非退化陣,且其逆陣即為自身,即有

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定理 對m×n矩陣 A,有

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以及對適當維的零矩陣,總有

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.

在有可能用上這些明顯等式時,能簡化矩陣乘法的運算過程。

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由於矩陣乘法是滿足結合律的,在一個方陣自乘若干次的情形,使用冪指數的記號是既合理又可帶來便利的。若k是個自然數,定義(規定)

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從這個定義可以看出成立 指數律

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結論 一個n×n矩陣是非退化的充要條件是它的秩等於n。

推論AB都是數域F上的n×n矩陣,矩陣 AB為退化的充要條件是 AB中至少有一個是退化的。

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證明 AB為退化學或 A退化或 B退化 。

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