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经 济 数 学 线 性 代 数

经 济 数 学 线 性 代 数. 第11讲 矩阵的秩 教师：边文莉. 下一步. 一、矩阵秩的概念. 矩阵的秩. 下一步. 阶方阵 的秩为 则称 满秩否则称为降秩矩阵. 阶方阵 满秩的充要条件是. 下一步. 例1. 解. 下一步. 例2. 解. 下一步. 例3. 解. 计算 A 的3阶子式，. 下一步. 二、矩阵秩的求法. 问题： 经过变换矩阵的秩变吗？. 证. 下一步. 下一步. 下一步. 经一次初等行变换矩阵的秩不变，即可知经有限次初等行变换矩阵的秩仍不变．.

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Presentation Transcript

  1. 经 济 数 学 线 性 代 数 第11讲 矩阵的秩 教师：边文莉

  2. 下一步 一、矩阵秩的概念 矩阵的秩

  3. 下一步 阶方阵 的秩为 则称 满秩否则称为降秩矩阵 阶方阵 满秩的充要条件是

  4. 下一步 例1 解

  5. 下一步 例2 解

  6. 下一步 例3 解 计算A的3阶子式，

  7. 下一步 二、矩阵秩的求法 问题：经过变换矩阵的秩变吗？ 证

  8. 下一步

  9. 下一步

  10. 下一步 经一次初等行变换矩阵的秩不变，即可知经有限次初等行变换矩阵的秩仍不变．

  11. 下一步 证毕

  12. 下一步 初等变换求矩阵秩的方法： 把矩阵用初等行变换变成为行阶梯形矩阵，行阶梯形矩阵中非零行的行数就是矩阵的秩. 例4 解

  13. 下一步

  14. 下一步

  15. 下一步

  16. 下一步 由阶梯形矩阵有三个非零行可知

  17. 下一步 行秩、列秩 把矩阵的每一行看成一个向量，则矩阵可被认为由这些行向量组成， 把矩阵的每一列看成一个向量，则矩阵可被认为由这些列向量组成。 定义：矩阵的行向量的秩，就称为矩阵的行秩; 矩阵的列向量的秩，就称为矩阵的列秩。 例如：矩阵 的行向量组是

  18. 可以证明， 是A的行向量组的一个极大无关组， 因为，由 即 可知 线性无关； 即 而 为零向量，包含零向量的向量组线性无关， 线性相关。 所以向量组 的秩为3， 下一步 所以矩阵A的行秩为3。

  19. 可以验证 线性无关， 而 所以向量组 的一个极大无关组是 所以向量组 的秩是3， 下一步 矩阵A的列向量组是 所以矩阵A的列秩是3。

  20. 即存在有限个初等矩阵 使得 令 则 把 按列分块，设 不妨设A的列向量组的极大无关组为 则 下一步 定理：矩阵的初等行变换不改变矩阵的列向量组的线性性。 （列） （行） 证：设矩阵A经过初等行变换变为B， （可交换列的次序把它们换到前r列，矩阵的秩不变）

  21. 下一步 把 按列分块，设 则 即 按向量组线性相关（无关）的定义 即

  22. 下一步 两边同时左乘 从而矩阵 的列向量组具有相同的线性关系。 推论1：矩阵的初等行变换不改变矩阵的列秩。 （列） （行） 推论2：矩阵行秩等于矩阵的列秩等于矩阵的秩。

  23. （1）向量组 作列向量构成矩阵A。 初等行变换 （2） （行最简形矩阵） 下一步 向量组的秩、极大无关组的求法. r(A)=B的非零行的行数 （3）求出B的列向量组的极大无关组 （4）A中与B的列向量组的极大无关组相对应部分的列向量组 即为A的极大无关组。

  24. 例：向量组 求向量组的秩和 一个极大无关组。 下一步 解：

  25. 所以， 是 的一个极大无关组。 与 下一步 又因为B的1，2，5列是B的列向量组的一个极大无关组 考虑：是否还有其他的极大无关组？

  26. 例5：求向量组 的一个极大无关组，并把其余 向量用该极大无关组线性表示。 解：设 则B的1，2列为极大无关组，且 所以 为所求的一个极大无关组，且 下一步

  27. 下一步 小结 1. 矩阵秩的概念 2. 求矩阵秩的方法 (1)利用定义 (即寻找矩阵中非零子式的最高阶数); (2)初等变换法 (把矩阵用初等行变换变成为行阶梯形矩阵，行阶梯形矩阵中非零行的行数就是矩阵的秩).

  28. 下一步 4. 向量组的秩和矩阵的秩的关系 5. 矩阵的行秩和列秩

  29. 下一步

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