矩阵的运算及其运算规则

矩阵的运算及其运算规则一、矩阵的加法与减法1、运算规则设矩阵，，则简言之，两个矩阵相加减，即它们相同位置的元素相加减！注意：只有对于两个行数、列数分别相等的矩阵（即同型矩阵），加减法运算才有意义，即加减运算是可行的．2、运算性质（假设运算都是可行的）满足交换律和结合律交换律；结合律．二、矩阵与数的乘法1、运算规则数乘矩阵A，就是将数乘矩阵A中的每一个元素，记为或．特别地，称称为的负矩阵．2、运算性质满足结合律和分配律结合律：(λμ)A=λ(μA)；(λ+μ)A=λA+μA．分配律：λ(A+B)=λA+λB．典型例题例6.5.1已知两个矩阵满足矩阵方程，求未知矩阵．解由已知条件知三、矩阵与矩阵的乘法1、运算规则设，，则A与B的乘积是这样一个矩阵：(1)行数与（左矩阵）A相同，列数与（右矩阵）B相同，即．(2)C的第行第列的元素由A的第行元素与B的第列元素对应相乘，再取乘积之和．典型例题例6.5.2设矩阵计算解是的矩阵．设它为想一想：设列矩阵，行矩阵，和的行数和列数分别是多少呢是3×3的矩阵，是1×1的矩阵，即只有一个元素．课堂练习1、设，，求．2、在第1道练习题中，两个矩阵相乘的顺序是A在左边，B在右边，称为A左乘B或B右乘A．如果交换顺序，让B在左边，A在右边，即A右乘B，运算还能进行吗？请算算试试看．并由此思考：两个矩阵应当满足什么条件，才能够做乘法运算．3、设列矩阵，行矩阵，求和，比较两个计算结果，能得出什么结论吗？4、设三阶方阵，三阶单位阵为，试求和，并将计算结果与A比较，看有什么样的结论．解：第1题．第2题对于，．求是有意义的，而是无意义的．结论1只有在下列情况下，两个矩阵的乘法才有意义，或说乘法运算是可行的：左矩阵的列数＝右矩阵的行数．第3题是矩阵，是的矩阵．．结论2在矩阵的乘法中，必须注意相乘的顺序．即使在与均有意义时，也未必有=成立．可见矩阵乘法不满足交换律．第4题计算得：．结论3方阵A和它同阶的单位阵作乘积，结果仍为A，即．单位阵在矩阵乘法中的作用相当于数1在我们普通乘法中的作用．典型例题例6.5.3设，试计算和．解．结论4两个非零矩阵的乘积可以是零矩阵．由此若，不能得出或的结论．例6.5.4利用矩阵的乘法，三元线性方程组可以写成矩阵的形式＝若记系数、未知量和常数项构成的三个矩阵分别为，，，则线性方程组又可以简写为矩阵方程的形式：．2、运算性质（假设运算都是可行的）(1)结合律．(2)分配律（左分配律）；（右分配律）．(3)．3、方阵的幂定义：设A是方阵，是一个正整数，规定，显然，记号表示个A的连乘积．四、矩阵的转置1、定义定义：将矩阵A的行换成同序号的列所得到的新矩阵称为矩阵A的转置矩阵，记作或．例如，矩阵的转置矩阵为．2、运算性质（假设运算都是可行的）(1)(2)(3)(4)，是常数．典型例题例6.5.5利用矩阵验证运算性质：解；而所以．定义：如果方阵满足，即，则称A为对称矩阵．对称矩阵的特点是：它的元素以主对角线为对称轴对应相等．五、方阵的行列式1、定义定义：由方阵A的元素所构成的行列式（各元素的位置不变），称为方阵A的行列式，记作或．2、运算性质(1)（行列式的性质）(2)，特别地：(3)（是常数，A的阶数为n）思考：设A为阶方阵，那么的行列式与A的行列式之间的关系为什么不是，而是？不妨自行设计一个二阶方阵，计算一下和．例如，则．于是，而．思考：设，有几种方法可以求？解方法一：先求矩阵乘法，得到一个二阶方阵，再求其行列式．方法二：先分别求行列式，再取它们的乘积．