线性代数,矩阵交换律

#定律:

* 对于矩阵表示,__(括号)__ 可以在矩阵中任意位置做绑定

E_{32} * \left( E_{21} * A \right) = U\Rightarrow\left( E_{32} * E_{21} \right) * A = U

* 举例:

方程组  \begin{cases}x+2y+z=2\\3x+8y+z = 12\\4y+z=2\\\end{cases} $转换为矩阵(A x = b)可以得到:  A_{left}=\left[\begin{matrix}1 & 2 & 1 \\3 & 8 & 0 \\0 & 4 & 1 \\\end{matrix}\right], x_{未知数}=\left[\begin{matrix}x\\ y\\  z\\\end{matrix}\right],    b=\left[\begin{matrix}2\\ 12\\ 2\\\end{matrix}\right]

带入矩阵后,对A进行消元(delimulation, pivot->元),然后再把消元后的矩阵回代(back substitution)方程组,可以求解出x,y,z的结果。

# 举例

## 1.一般方程组带入矩阵后消元:

A_{左边}=\left[\begin{matrix}1,first_{pivot} & 2 & 1 \\3 & 8 & 1 \\0 & 4 & 1 \\\end{matrix}\right],

* __第一行对第二行消元__, 乘以 E_{2,1} 得到 U_{2,1}=\left[\begin{matrix}1 & 2 & 1 \\0 & 2 & -2 \\0 & 4 & 1 \\\end{matrix}\right],  此时b变成了\left[ \begin{matrix}2\\ 6\\ 2\\ \end{matrix} \right]

具体操作为:``` 第二行减去 (第一行乘以3),第三行保持不变  ```  标记为矩阵E_{21}=\left[  \begin{matrix}  1 & 0 & 0 \\  3 & 1 & 0 \\  0 & 0 & 1 \\  \end{matrix}\right]对A进行乘操作

* __第二行对第三行消元(pivot)__, 乘以E_{3,2}得到U_{3,2}=\left[\begin{matrix}1 & 2 & 1 \\0 & 2 & -2 \\0 & 0 & 5 \\\end{matrix}\right], 此时b变成了\left[ \begin{matrix}2\\ 6\\ -10\\ \end{matrix} \right]

具体操作为:``` (第三行乘以-2)减去 第二行,第一行保持不变  ```  标记为矩阵E_{32} = \left[  \begin{matrix}  1 & 0 & 0 \\  0 & 1 & 0 \\  0 & -2 & 1 \\  \end{matrix}\right]乘以U_{2,1}操作

* 对于矩阵

E_{21}=\left[  \begin{matrix}  1 & 0 & 0 \\  3 & 1 & 0 \\  0 & 0 & 1 \\  \end{matrix}\right],E_{32} = \left[  \begin{matrix}  1 & 0 & 0 \\  0 & 1 & 0 \\  0 & -2 & 1 \\  \end{matrix}\right],A_{左边}=\left[\begin{matrix}1,first_{pivot} & 2 & 1 \\3 & 8 & 1 \\0 & 4 & 1 \\\end{matrix}\right]

三者相乘,最终得到 U=\left[  \begin{matrix}  1 & 2 & 1 \\  0 & 2 & -2 \\  0 & 0 & 5 \\  \end{matrix}\right]

## 2. 回代

* 将矩阵重新带入具有未知数的方程组,得到

\begin{cases}x + 2y + z = 2\\2y - 2z = 6\\5z=-10\\\end{cases}, 可以求解出方程组。

# 总结:

由于E_{2,1}, E_{3,2},对A_{left}乘以循序可以相互换而不影响最终的结果,所以矩阵的乘法具有交换律,就是说括号可以随处绑定。  __注意__:顺序可以变,但是位置不可以变。

### 矩阵的乘法公式:

设A为m x p的矩阵,B为p x n的矩阵,那么称的矩阵C为矩阵A与B的乘积,记作C=AB,其中矩阵C中的第 i行第j列元素可以表示为:

\left(AB\right)_{ij} = \sum_{k=1}^p a_{ik}b_{kj} =a_{i1}b_{1j} + a_{i2}b_{2j} + ... + a_{ip}b_{pj}

以一个矩阵的i行 乘以第二个矩阵的j列,得到结果居中中的第i行j列,带入ij分别为1,则比较清晰的理解问题。

## 行列交换:

### 对于原始矩阵 

M_{origin} =  \left[ \begin{matrix}a_{j} & b \\c_{j} & d \\\end{matrix} \right]

* 行变换Permutation

P_{left Permutation} = \left[ \begin{matrix}0_{i} & 1_{i} \\ 1 & 0 \\\end{matrix} \right]

P_{left} * M_{origin} \Rightarrow\left[ \begin{matrix}0_{i} & 1_{i} \\1 & 0 \\\end{matrix} \right] * \left[ \begin{matrix}a_{j} & b \\c_{j} & d \\\end{matrix} \right]

\Rightarrow M_{new,byRowRotation}=\left[ \begin{matrix}c = 0_{i} * a_{j} + 1_{i} * c_{j}  &  d\\a &  b\\\end{matrix} \right]

即 \left[ \begin{matrix}c & d\\a & b\\\end{matrix} \right]

* 列变换Permutation

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 221,695评论 6 515
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 94,569评论 3 399
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 168,130评论 0 360
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 59,648评论 1 297
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 68,655评论 6 397
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 52,268评论 1 309
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,835评论 3 421
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,740评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 46,286评论 1 318
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,375评论 3 340
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,505评论 1 352
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 36,185评论 5 350
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,873评论 3 333
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,357评论 0 24
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,466评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,921评论 3 376
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,515评论 2 359

推荐阅读更多精彩内容