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文檔簡介
1、2.6 矩陣的秩矩陣的秩一、矩陣的秩一、矩陣的秩1、定義:在、定義:在 矩陣中,任取矩陣中,任取k k行行k k列列 , 位于這些行列位于這些行列交叉處的交叉處的k k2 2個元素,個元素,不改變不改變它們它們 在在a中所處的位置次序而得到的中所處的位置次序而得到的k k階行列式階行列式, 稱為矩陣稱為矩陣a的的k k階子式階子式。nmnkmk1 ,11210020224200101a二階子式二階子式2010二階子式二階子式4210一階子式一階子式1一階子式一階子式0nm注:注: 矩陣矩陣a的的k階階 子式共有子式共有 個。個。knkmcc00002 1210020224200101aa的三階
2、子式的三階子式均為均為0a=0(四階四階)2、定義:設(shè)、定義:設(shè)a為為 矩陣,如果矩陣,如果存在存在a的的r r階階子式子式不為不為 零零,而,而任何任何r+1階子式階子式(如果存在的話如果存在的話)皆為零皆為零, 則稱數(shù)則稱數(shù)r為矩陣為矩陣a的的秩秩,記為,記為r(a)(或或r(a),并,并 規(guī)定規(guī)定零矩陣的秩等于零零矩陣的秩等于零r(o)=0 。nm故上面矩陣故上面矩陣r(a)例:求矩陣?yán)呵缶仃?的秩。的秩。00000340005213023012b行階梯形矩陣行階梯形矩陣非零行的數(shù)目是非零行的數(shù)目是唯一的唯一的如何判斷子式?如何判斷子式?一階開始?一階開始?四階開始?四階開始?結(jié)論?結(jié)
3、論? 結(jié)論存在普遍性?結(jié)論存在普遍性?二、矩陣秩的求法二、矩陣秩的求法-當(dāng)矩陣的行數(shù)與列數(shù)較高時,按定義求秩是非常麻煩的。由于當(dāng)矩陣的行數(shù)與列數(shù)較高時,按定義求秩是非常麻煩的。由于 行階梯形矩陣的秩很容易判斷,而任意矩陣都可以經(jīng)過有限次行階梯形矩陣的秩很容易判斷,而任意矩陣都可以經(jīng)過有限次 初等行變換化為行階梯形矩陣,因而借助初等變換法求矩陣的初等行變換化為行階梯形矩陣,因而借助初等變換法求矩陣的 秩。秩。1、定理:若、定理:若 ,則,則ba)()(brar證明:證明:利用初等行變換求矩陣的秩的方法:利用初等行變換求矩陣的秩的方法:用初等用初等行行變換把矩陣變成行階梯形矩陣,行階梯形矩陣中變換
4、把矩陣變成行階梯形矩陣,行階梯形矩陣中的非零行的行數(shù)就是該矩陣的秩。的非零行的行數(shù)就是該矩陣的秩。例例1:設(shè):設(shè) ,求矩陣,求矩陣a的秩,的秩, 并求并求a的一個最高階非零子式。的一個最高階非零子式。41461351021632305023a41461351021632305023a41rr 05023351021632341461141312323rrrrrr1281216011791201134041461242343rrrr8400084000113404146134rr 000008400011340414613)(ar1023230230502623523016 2、矩陣的秩的性質(zhì):
5、、矩陣的秩的性質(zhì):(1)若矩陣若矩陣a中有某個中有某個s階子式不為階子式不為0,則,則sar)(2)若若a中所有中所有t階子式全為階子式全為0,則,則tar)(3)若若a為為 矩陣,則矩陣,則nmnmar,min)(0(4)()(tararnmar,min)(當(dāng)當(dāng) 時,稱矩陣時,稱矩陣a為為滿秩矩陣滿秩矩陣,否則稱為,否則稱為降秩矩陣降秩矩陣。上面的矩陣上面的矩陣a與與b均為降秩矩陣。均為降秩矩陣。例例2:設(shè):設(shè) ,已知,已知r(b)=2,求,求 與與 的值。的值。6352132111b6352132111b131253rrrr45804430211123rr 0150443021112)(b
6、r01,051,5例例3:設(shè):設(shè)a為為n階非奇異矩陣,階非奇異矩陣,b為為 矩陣。試證:矩陣。試證:a與與 b之積的秩等于之積的秩等于b的秩,即的秩,即r(ab)=r(b)nm結(jié)論:若一個結(jié)論:若一個n階矩陣階矩陣a是滿秩的,則是滿秩的,則 ,即,即a為非奇異的。為非奇異的。 反之亦然。反之亦然。0aa為非奇異為非奇異0aa可逆可逆存在存在k個初等矩陣個初等矩陣g1,g2,gk,有,有kggga21bgggabk21即對即對b進(jìn)行初等行變換進(jìn)行初等行變換bab brabr矩陣的秩的性質(zhì):矩陣的秩的性質(zhì):(5)()(),()(),(maxbrarbarbrar(6)()()(brarbar(7)(),(min)(brarabr(8)若若 ,則,則obatnnmnbrar)()(例例3:設(shè):設(shè)a為為n階矩陣,證明階矩陣,證明nearear)()()()
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