Матрицы и определители

МАТРИЦЫ И ОПРЕДЕЛИТЕЛИ

ЛЕКЦИЯ 1. МАТРИЦЫ

План

Понятие матрицы. Типы матриц.

Алгебра матриц.

Ключевые понятия

Диагональная матрица.

Единичная матрица.

Нулевая матрица.

Симметричная матрица.

Согласованность матриц.

Транспонирование.

Треугольная матрица.

1. ПОНЯТИЕ МАТРИЦЫ. ТИПЫ МАТРИЦ

Прямоугольную таблицу

А= ,

состоящую из m строк и n столбцов, элементами которой являются действительные числа , где i – номер строки, j - номер столбца на пересечении которых стоит этот элемент, будем называть числовой матрицей порядка mn и обозначать .

Рассмотрим основные типы матриц:

1. Пусть m = n, тогда матрица А – квадратная матрица, которая имеет порядок n:

А = .

Элементы образуют главную диагональ, элементы образуют побочную диагональ.

Квадратная матрица называется диагональной, если все ее элементы, кроме, возможно, элементов главной диагонали, равны нулю:

А = = diag ( ).

Диагональная, а значит квадратная, матрица называется единичной, если все элементы главной диагонали равны 1:

Е = = diag (1, 1, 1,…,1).

Заметим, что единичная матрица является матричным аналогом единицы во множестве действительных чисел, а также подчеркнем, что единичная матрица определяется только для квадратных матриц.

Приведем примеры единичных матриц:

= , = .

Квадратные матрицы

А = , В =

называются верхней и нижней треугольными соответственно.

2. Пусть m = 1, тогда матрица А – матрица-строка, которая имеет вид:

3. Пусть n=1, тогда матрица А – матрица-столбец, которая имеет вид:

4.Нулевой матрицей называется матрица порядка mn, все элементы которой равны 0:

0 =

Заметим, что нулевая матрица может быть квадратной, матрицей-строкой или матрицей-столбцом. Нулевая матрица есть матричный аналог нуля во множестве действительных чисел.

5. Матрица называется транспонированной к матрице и обозначается , если ее столбцы являются соответствующими по номеру строками матрицы .

Пример. Пусть = , тогда = .

Заметим, если матрица А имеет порядок mn, то транспонированная матрица имеет порядок nm.

6. Матрица А называется симметричной, если А=А , и кососимметричной, если А = –А .

Пример. Исследовать на симметричность матрицы А и В.

= , тогда = , следовательно, матрица А – симметричная, так как А = А .

В = , тогда = , следовательно, матрица В – кососимметричная, так как В = – В .

Заметим, что симметричная и кососимметричная матрицы всегда квадратные. На главной диагонали симметричной матрицы могут стоять любые элементы, а симметрично относительно главной диагонали должны стоять одинаковые элементы, то есть = . На главной диагонали кососимметричной матрицы всегда стоят нули, а симметрично относительно главной диагонали = – .

2. АЛГЕБРА МАТРИЦ

Рассмотрим действия над матрицами, но вначале введем несколько новых понятий.

Две матрицы