線性代數(shù)之逆矩陣

在之前的文章《線性代數(shù)之矩陣》中已經(jīng)介紹了一些關(guān)于矩陣的基本概念坪蚁,本篇文章主要就求解逆矩陣進行進一步總結(jié)鹰霍。

余子式(Minor)

我們先看例子來直觀的理解什么是余子式(Minor,后邊將都用英文Minor磷瘤,中文的翻譯較亂)芒篷。

minor example

這個例子(我們假設(shè)矩陣為A)中我們看到A[1,1]的minor就是將A[1,1]所在的行和列刪除后剩下的矩陣的行列式,假設(shè)我們把A[1,1]的minor記作M[1,1], 在這個例子中就是

M1,1

同樣道理A[i, j]的minor就是去掉第i行和第j列剩下的矩陣的行列式采缚。

Matrix of Minors

我們現(xiàn)在已經(jīng)知道如何求解某個元素的minor了针炉,現(xiàn)在將某個矩陣所有元素的minors求解出來,得出一個新的矩陣就叫matrix of minors扳抽,如下圖所示就是我們示例中矩陣A的minor矩陣

minors of A

Matrix of Cofactors

首先要介紹Cofactor篡帕,我們把M[i,j]的cofactor記作C[i,j],我們可以有如下公式:

cofactor

通過這個計算公式贸呢,我們可以得到所有的M對應(yīng)的C镰烧,這樣也組成了一個矩陣,這就是matrix of cofactors楞陷,還以我們上邊的例子來看下如何得到的matrix of cofactors怔鳖,記作C

matrix of cofactors

當(dāng)我們有了matrix of cofactors之后,我們就可以計算A的行列式了|A|固蛾,計算過程是用A的第一行的數(shù)值A(chǔ)[1,j]乘以相對應(yīng)的cofactorC[1,j]结执,然后將結(jié)果相加

|A| = 1x(-3) + 2x6 + 3x(-3)=0

當(dāng)|A|=0時,我們就稱A為奇異矩陣艾凯,若|A|!=0献幔,我們就稱A為非奇異矩陣。奇異矩陣是沒有逆矩陣的趾诗。最后我想說的是我本來想求逆矩陣的蜡感,不湊巧找了個奇異矩陣,饒恕我吧:(

伴隨矩陣 Adjugate Matrix

伴隨矩陣是將matrix of cofactors進行轉(zhuǎn)置(transpose)之后得到的矩陣沧竟,我們稱作A的伴隨矩陣铸敏,記作adj(A)。所謂轉(zhuǎn)置就是將[i,j]的值與[j,i]的值進行互換悟泵,具體到我們的例子如下:

adjugate matrix

注:這個例子不太明顯杈笔,實際上交換了所有C[i,j]與C[j,i]的值,比如C[2,3]和C[3,2]

由于本篇文章的例子A是一個奇異矩陣糕非,因此沒有逆矩陣蒙具,但如果是非奇異矩陣球榆,我們則可以按照之前的公式求得逆矩陣。


逆矩陣計算

初等變換

求解逆矩陣除了上面的方法外禁筏,還可以用更加直觀的方法進行求解持钉,這就是初等變換,其原理就是根據(jù)A乘以A的逆等于單位矩陣I這個原理篱昔,感興趣的同學(xué)可以看參考鏈接中的視頻每强。

參考:

1,可汗公開課
2州刽,minor introduction in wikipedia
3空执,Wyman的技術(shù)博客

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