為什麼矩陣A的秩等於A的列秩等於A的行秩

2021-03-04 05:49:31 字數 3467 閱讀 6381

1樓:匿名使用者

矩陣的秩的定義

方式有兩種,一種是用矩陣的列向量組的秩來定義,如果按這種方式定義,那麼矩陣a的秩當然就是其列向量組的秩了。

另一種定義方式是用矩陣的最高端非零子式來定義的。你要問的應該是按這種方式定義的。

如果按這種方式定義,社矩陣a的秩為r,則矩陣a必有乙個r階子式不為0,而所有的r+1節子式都為0。於是這個非零子式所在的列向量組必線性無關,而任意r+1個列向量必線性相關,故這r個列向量就是整個列向量組的乙個極大無關組,故矩陣的列向量組的秩為r。

所以矩陣a的秩等於其列向量組的秩。

同理,矩陣a的秩也等於其行向量組的秩。

為什麼矩陣的秩等於行秩也等於列秩

2樓:河傳楊穎

因為每個矩陣都可以通過初等變換,得到唯一的標準型與之對應,而標準型中的非零行數就是秩。不管通過初等行變換來求行秩,還是初等列變換求列秩,最終都可以化成這個唯一的標準型,且行秩(或列秩),就等於秩。

矩陣的行秩與列秩相等,是線性代數基本定理的重要組成部分. 其基本證明思路是,矩陣可以看作線性對映的變換矩陣,列秩為像空間的維度,行秩為非零原像空間的維度,因此列秩與行秩相等,即像空間的維度與非零原像空間的維度相等(這裡的非零原像空間是指約去了零空間後的商空間:原像空間)。

這從矩陣的奇異值分解就可以看出來。

列秩應用

計算矩陣的秩的乙個有用應用是計算線性方程組解的數目。如果係數矩陣的秩等於增廣矩陣的秩,則方程組只要有乙個解。在這種情況下,它有精確的乙個解,如果它的秩等於方程的數目。

如果增廣矩陣的秩大於係數矩陣的秩,則通解有k個自由參量,這裡的k是在方程的數目和秩的差。否則方程組是不一致的。

在控制論中,矩陣的秩可以用來確定線性系統是否為可控制的,或可觀察的。

3樓:匿名使用者

這個矩陣的秩為2.列秩也為2

-21/5 x 2+24/5 x3 =6

-21/5 x 7+24/5 x8 =9

矩陣的秩的定義:存在k階子式不為0,對任意k+1階子式均為0,則k即為矩陣的秩。

向量組的秩的定義:向量組的極大線性無關組所包含向量的個數,稱為向量組的秩。

其次再弄清楚3個定理:

1,矩陣a的行列式不為0的充要條件是a的行(列)向量線性無關

2,無關組加分量仍無關

3, r個n維列向量組線性無關的充要條件是這r個n維列向量組所構成的矩陣至少存在乙個r階子式不為0

好了,簡略證明過程開始,我先證「矩陣的秩等於列向量組的秩」。假設n階矩陣的秩為r,其列向量組的秩為s。(我們的目標:就是證明r=s)

一方面,矩陣的秩為r,即為其有k階子式不為0(矩陣秩的定義),則該k階子式的列向量線性無關(定理1),則其k階子式所在矩陣的列向量必線性無關(定理2),則由向量組的秩的定義可知r≤s。

另一方面,列向量組的秩為s,由定理3知,必有乙個s階子式不為0,故由矩陣的秩的定義可知s≤r。

聯立即得,r=s!

同理可證,矩陣的秩等於行向量組的秩!

@∮一叢萱草∮

4樓:匿名使用者

這是定義,行秩等於列秩,不能行秩為2,但列秩為3。

請問老師,為什麼「矩陣的秩等於它的列向量組的秩,也等於它的行向量組的秩」?

5樓:星月精靈

首先,因為矩陣的秩就是定義為行向量組的秩(也可以定義成列向量組的秩)。

其次,矩陣的秩定義為它的行向量的秩。因為有結論:轉置矩陣與原矩陣有相同的秩。所以行向量組的秩與列向量的秩相等。

例如,乙個三行四列的滿秩矩陣,它的秩為3,如果你將其化為乙個4行3列的矩陣,它的秩也為3。

擴充套件資料:

一:矩陣乘法

矩陣相乘最重要的方法是一般矩陣乘積。它只有在第乙個矩陣的列數(column)和第二個矩陣的行數(row)相同時才有意義  。一般單指矩陣乘積時,指的便是一般矩陣乘積。

乙個m×n的矩陣就是m×n個數排成m行n列的乙個數陣。

由於它把許多資料緊湊的集中到了一起,所以有時候可以簡便地表示一些複雜的模型。

二:矩陣乘法注意事項

1、當矩陣a的列數等於矩陣b的行數時,a與b可以相乘。

2、矩陣c的行數等於矩陣a的行數,c的列數等於b的列數。

3、乘積c的第m行第n列的元素等於矩陣a的第m行的元素與矩陣b的第n列對應元素乘積之和。

三:基本性質

1.乘法結合律: (ab)c=a(bc)

2.乘法左分配律:(a+b)c=ac+bc

3.乘法右分配律:c(a+b)=ca+cb

4.對數乘的結合性k(ab)=(ka)b=a(kb)

5.轉置 (ab)t=btat

6.矩陣乘法一般不滿足交換律 。

7.注:可交換的矩陣是方陣。

6樓:∮一叢萱草

都是大姨媽的回答,看你大表叔我的~

首先為了幫助你明白,你先要弄清楚2個定義:

矩陣的秩的定義:存在k階子式不為0,對任意k+1階子式均為0,則k即為矩陣的秩。

向量組的秩的定義:向量組的極大線性無關組所包含向量的個數,稱為向量組的秩。

其次再弄清楚3個定理:

1,矩陣a的行列式不為0的充要條件是a的行(列)向量線性無關

2,無關組加分量仍無關

3, r個n維列向量組線性無關的充要條件是這r個n維列向量組所構成的矩陣至少存在乙個r階子式不為0

好了,簡略證明過程開始,我先證「矩陣的秩等於列向量組的秩」。假設n階矩陣的秩為r,其列向量組的秩為s。(我們的目標:就是證明r=s)

一方面,矩陣的秩為r,即為其有k階子式不為0(矩陣秩的定義),則該k階子式的列向量線性無關(定理1),則其k階子式所在矩陣的列向量必線性無關(定理2),則由向量組的秩的定義可知r≤s。

另一方面,列向量組的秩為s,由定理3知,必有乙個s階子式不為0,故由矩陣的秩的定義可知s≤r。

聯立即得,r=s!

同理可證,矩陣的秩等於行向量組的秩!

完全原創,碼字辛苦,樓主不明白可追問,明白請採納!

7樓:匿名使用者

因為矩陣的初等變換不改變矩陣的秩!!!

所有的矩陣初等變換的結果,都是如下形狀:

對角線上一些1,0。其他元素全0。

這個時候你能看出來行秩和列秩都是1的個數。

8樓:老蝦公尺

矩陣的秩定義為它的行向量的秩。因為有結論:轉置矩陣與原矩陣有相同的秩。所以行向量組的秩與列向量的秩相等。

你看看書中 「轉置矩陣與原矩陣有相同的秩」的證明就可以了。

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