7.1 求解矩阵的逆
求解矩阵的逆
使用线性系统 求解 矩阵的逆
什么是矩阵的逆 ==>
矩阵中 AB=BA=I ,则称B是A的逆矩阵,记作 B = A的负一次方
只有方阵才有逆矩阵
假设矩阵A有逆矩阵,如何求解?
举例
假设A有逆矩阵,所以 ==>
所以 I 有两行,且为方针,所以A的逆矩阵为2x2矩阵 ==>
综上,根据已知条件 联立方程组 ==>
==>
==>
综上,求矩阵的逆,本质上可以归类于求解线性方程组。
左边是两个未知数两个方程组,右边也是,那其实也可以不用联立成为一个方程组,分开计算也可行。
将坐标的方程组 化为 增广矩阵 采用 高斯-约旦消元法 ==>
右侧方程组 同理 ==>
==>
发现 两个方程组在化为 增广矩阵后, 两个增广矩阵的 系数矩阵是相同的 。
==> 将2个增广矩阵合在一起
==>
对于 n 阶的矩阵 ==>
如果将左侧的系数矩阵A进行高斯-约旦操作后,左侧的矩阵变为了一个单位矩阵,那就说明这个矩阵是存在唯一解的,那他的逆就在右侧。
继续以上式为例
执行高斯-约旦消元法 ==>
正向过程 ==>
反向过程 ==>
所以 A的逆矩阵 就是 ==>
求解矩阵的逆 --细节问题
举例
==> 不可能有无数解
在执行高斯-约旦消元法操作后,有无数解的矩阵应该存在一个全零行,由于存在全零行,才意味着整个增广矩阵,在系数矩阵中有自由列,对于自由列上的变量,可以任意取值,才相应的有无数解。
==> 可能无解,此时矩阵A没有逆矩阵
什么情况下无解?
==> 在对左侧的系数矩阵进行高斯-约旦消元法时,一旦存在0行,则无解。
==> 该求矩阵逆的方法遗留了一个问题
但是存在性质,如果一个方阵A有右逆B,则B也是A的左逆,即B是A的逆。
后续证明。