【線性代數】(03)矩陣乘法和逆矩陣

怎么計算兩個矩陣相乘芒填?

A*B=C
(1)A的第i行點乘B的第j列得到C的第i行第j列結果
這個不多說了

(2)A乘B的列虹菲,即對A的列進行線性操作得到C的對應列
(3)同理蓖谢,A的每一行對B進行行操作得到C的每一列
(4)分塊矩陣乘法
(5)(這個想法比較新)上面的想法都是左邊矩陣看行、右邊矩陣看列浦译。如果我拿左邊的列向量乘左邊的行向量會怎么樣掘宪?
舉例,
\begin{bmatrix}2\\3\\4 \end{bmatrix}*\begin{bmatrix}1&6\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}2&12\\3&18\\4&24\end{bmatrix}

一個列向量乘上一個行向量,會張成一個矩陣梢莽。這個矩陣的每一行都與右邊行向量平行,每一列都與左邊列向量平行奸披。(以后會講到昏名,這種矩陣秩為1)
AB可以看作為A的每一列乘B的對應列的矩陣的和。


A的逆矩陣阵面?

首先A的逆矩陣存在嗎轻局?
A可逆的充分必要條件為A不是奇異矩陣洪鸭。
為什么奇異矩陣的逆不存在?
不嚴謹地從各個方面“證明”一下仑扑。览爵。。

A=\begin{bmatrix} 1&3\\2&6\end{bmatrix}
(1)A 的determinant為0. 然后根據矩陣乘法的行列式的性質镇饮,得出蜓竹,不存在這樣的矩陣使得乘A以后得到單位矩陣(determinant=1)
(2)A乘一個矩陣,或者一個矩陣乘A储藐,就是對A進行列或者行的線性操作俱济,然而,觀察這個A钙勃,它的行向量或者說列向量只有一個方向蛛碌,咋可能線性組合出[0,1]和[1,0]呢
(3)存在x不等于0,使得Ax=0肺缕。用反證法左医,如果A有逆,那么A^{-1}*Ax=0,
x=0;矛盾
所以A沒有逆同木。


假設A有逆浮梢,那么我應該如何求出A的逆矩陣呢?

求逆其實和解方程組是一回事彤路。
\begin{bmatrix}1&3\\2&7\end{bmatrix}*\begin{bmatrix}a&c\\b&d\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1&0\\0&1\end{bmatrix}

我希望求解出abcd,
[a,b]' 列操作A得到[1,0]'
[c,d]'列操作A得到[0,1]'

引出高斯-若當方法秕硝。

\begin{bmatrix}1&3&1&0\\2&7&0&1\end{bmatrix}

然后行操作消元法使左邊半邊的矩陣成為單位矩陣,然后右邊半邊就是我們要求的逆矩陣了洲尊。
怎么理解這個方法远豺?
對矩陣行操作消元其實就是在矩陣左乘了一個矩陣E。
EA=I,(E其實就是A的逆矩陣了)
同時坞嘀,從block的角度躯护,E乘了上面那個高斯若當矩陣右半邊,
EI=E丽涩,
這樣看右半邊就得到結果了棺滞。

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