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线性代数笔记07

线性代数笔记07

作者: 大飞哥 | 来源:发表于2019-01-19 21:47 被阅读2次

    第七节

    矩阵A的秩: rank of A
    主元的个数,(阶梯型矩阵不全为零的行数)

    \begin{bmatrix} 1 &2 &2 &2 \\ 0 &0 &2 &4 \\ 0 &0 &0 &0 \end{bmatrix}\equiv U

    上述矩阵,第一三列称为 主列,二四列称为 自由列
    上述矩阵可以得到下列方程式
    \begin{matrix} x_1&+&2x_2 &+&2x_3 &+&2x_4 & = &0\\ &&&& 2x_3& +&4x_4&=&0 \end{matrix}
    则x2和x4,可以 自由 设值,然后反推回方程,得到x1和x3的值。( 自由 在这里)
    设[x2,x4]分别为[1,0]和[0,1],可以得到两个特解的线性组合,特解的数量,就是自由变量的数量
    x=c\begin{bmatrix} -2\\ 1\\ 0\\ 0 \end{bmatrix}+d\begin{bmatrix} 2\\ 0\\ -2\\ 0 \end{bmatrix}

    则这个x就是A的解,可以形成零空间
    满足:
    Ax=0,Ux=0

    矩阵的秩,r=2,就是主元有2个,自由变量 n-r=2 个

    化简的行阶梯矩阵
    主元为1,其上下都是0
    \begin{bmatrix} 1 &2 &0 &-2 \\ 0 &0 &1 &2 \\ 0 &0 &0 &0 \end{bmatrix}\equiv R

    Matlab里面 rref就能得到rref 为首字母简化 reduced row echelon form of A

    经过假设主元都在前(或者进行列置换)可以得到一个单位阵,和一个自由部分(F):
    \begin{bmatrix} I&F \\ 0&0 \end{bmatrix}
    则可以得到一个零空间矩阵使得RN=0
    N=\begin{bmatrix} -F \\ I \end{bmatrix}
    Matlab可以用null求出A的零空间矩阵,并不是上面这个。
    即:Rx=0
    \begin{bmatrix} I &F \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x_{pivot} \\x_{free} \end{bmatrix}=0\\ x_{pivot} =-Fx_{free}

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