矩阵数学是线性代数中的一个重要部分,涉及矩阵的加法、减法、数乘、乘法以及求逆等运算。以下是这些基本运算的简要说明:
矩阵加法与减法:
对于两个同阶矩阵A和B,它们的加法或减法是按对应元素进行的。
设A和B都是m×n矩阵,则A+B或A-B也是一个m×n矩阵,其元素为A和B对应元素的和或差。
例如:
A =
[1 2]
[3 4]
B =
[5 6]
[7 8]
则 A+B =
[6 8]
[10 12]
A-B =
[-4 -4]
[-4 -4]
矩阵数乘:
一个数与矩阵相乘,是将该数乘以矩阵的每一个元素。
设k是一个数,A是一个m×n矩阵,则kA是一个m×n矩阵,其元素为A的对应元素与k的乘积。
例如:
k = 2
A =
[1 2]
[3 4]
则 2A =
[2 4]
[6 8]
矩阵乘法:
矩阵乘法稍微复杂一些。对于两个矩阵A和B,如果A的列数等于B的行数,那么A和B可以相乘。结果矩阵C的行数等于A的行数,列数等于B的列数。
C的元素c_ij是A的第i行与B的第j列对应元素乘积的和。
例如:
A =
[1 2]
[3 4]
B =
[5 6]
[7 8]
则 AB =
[15 + 27, 16 + 28]
[35 + 47, 36 + 48]
[19 22]
[43 50]
注意:矩阵乘法不满足交换律,即AB不一定等于BA。
矩阵求逆:
不是所有矩阵都有逆矩阵。一个n阶方阵A如果存在另一个n阶方阵B,使得AB=BA=I(I是n阶单位矩阵),则称A是可逆的,B是A的逆矩阵,记作A^-1。
求逆矩阵的方法有多种,包括伴随矩阵法、初等变换法等。