矩阵笔记

矩阵是对线性变换的表示;确定了定义域空间与目标空间的两组基,就可以很自然地得到该线性变换的矩阵表示

矩阵的秩

  • 「秩」是图像经过矩阵变换之后的空间维度
  • 「秩」是列空间的维度
  • 数学家们定义,矩阵中的最大的不相关的向量的个数,就叫秩
  • 一个向量组中,极大线性无关组中向量的个数

n级排列

由1,2,3....n组成的有序数组,所有n级排列的总数为n!(123....n-1*n)

排列逆序数

一个排列中逆序的总数,直白的说就是:一个排列顺序中数值前比该数大的数值个数的总和。
e.g:
34562
3:首位,无比其大的数,逆序计0
4:其前面无比其大的数,逆序计0
5:其前面无比其大的数,逆序计0
6:其前面无比其大的数,逆序计0
2:其前面有比其大的数,个数为4,逆序计4
则该排序的逆序数为:0+0+0+0+4 = 4

n介行列式

n阶行列式等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积的代数和,逆序数为偶数时带正号,逆序数为奇数时带负号,共有n!项;一种运算 其实质其实就是一个数,行数等于列数,共有n * n个元素。


n阶行列式.JPG

等于所有取自不同行不同列的n个元素的乘积:
A1j1*A2j2....Anjn
的代数和,这里j1,j2....jn是1,2,...,n的一个排列,每一项都按下列规则带有符号:当j1,j2....jn是偶排列时带有正号,当j1,j2....jn是奇排列时带有负号。这一定义可写成:


n阶行列式计算公式.JPG
  • 行列式性质
    性质1 :行列互换,行列式不变。
    性质2 :把行列式中某一行(列)的所有元素都乘以一个数K,等于用数K乘以行列式。
    性质3 :如果行列式的某行(列)的各元素是两个元素之和,那么这个行列式等于两个行列式的和。
    性质4 :如果行列式中有两行(列)相同,那么行列式为零。(所谓两行(列)相同就是说两行(列)的对应元素都相等)
    性质5 :如果行列式中两行(列)成比例,那么行列式为零。
    性质6 :把一行(列)的倍数加到另一行(列),行列式不变。
    性质7 :对换行列式中两行(列)的位置,行列式反号

正交矩阵

如果AA'=E(E为单位矩阵,A'表示“矩阵A的转置矩阵”)或A'A=E,则n阶实矩阵A称为正交矩阵。

可逆矩阵

矩阵A为n阶方阵,若存在n阶矩阵B,使得矩阵A、B的乘积为单位阵,则称A为可逆阵,B为A的逆矩阵。若方阵的逆阵存在,则称为可逆矩阵或非奇异矩阵,且其逆矩阵唯一
求逆矩阵:
初等变换法:对(A,E)作初等行变换,将A化为单位阵E,单位矩阵E就化为A的逆矩阵。

相似矩阵

  • https://www.zhihu.com/question/20501504
    设A,B都是n阶矩阵,若存在可逆矩阵P,使P'AP=B,则称B是A的相似矩阵, 并称矩阵A与B相似,记为A~B。
    同一个线性变化,不同基下的矩阵,称为相似矩阵。

矩阵特征值

  • 定义
    设A是n阶方阵,如果数λ和n维非零列向量x使关系式Ax=λx成立,那么这样的数λ称为矩阵A特征值,非零向量x称为A的对应于特征值λ的特征向量。式Ax=λx也可写成( A-λE)X=0。这是n个未知数n个方程的齐次线性方程组,它有非零解的充分必要条件是系数行列式| A-λE|=0
    做了向量的线性缩放(特征向量控制方向)

矩阵奇异值

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