矩阵定义及其运算规则1、矩阵定义普通而言,所谓矩阵就是由一组数全体,在括号()内排列成m行n列(横称行,纵称列)一种数
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,并称它为m×n阵。矩阵普通是用大写字母A、B…来表达。例如一种m行n列矩阵可以简记为:,或。即: (2-3)咱们称(2-3)式中为矩阵A元素,a第一种注脚字母,表达矩阵行数,第二个注脚字母j(j=1,2,…,n)表达矩阵列数。当m=n时,则称为n阶方阵,并用表达。当矩阵(aij)元素仅有一行或一列时,则称它为行矩阵或列矩阵。设两个矩阵,有相似行数和相似列数,并且它们相应元素一一相等,即,则称该两矩阵相等,记为A=B。2、三角形矩阵由i=j元素构成对角线为主对角线,构成这个主对角线元素称为主对角线元素。如果在方阵中主对角线一侧元素全为零,而此外一侧元素不为零或不全为零,则该矩阵叫做三角形矩阵。例如,如下矩阵都是三角形矩阵:, ,,。3、单位矩阵与零矩阵在方阵中,如果只有元素不等于零,而其她元素全为零,如: 则称为对角矩阵,可记为。如果在对角矩阵中所有彼此都相等且均为1,如:,则称为单位矩阵。单位矩阵惯用E来表达,即: 当矩阵中所有元素都等于零时,叫做零矩阵,并用符号“0”来表达。4、矩阵加法矩阵A=(aij)m×n和B=(bij)m×n相加时,必要要有相似行数和列数。如以C=(cij)m×n表达矩阵A及B和,则有: 式中:。即矩阵C元素等于矩阵A和B相应元素之和。 由上述定义可知,矩阵加法具备下列性质(设A、B、C都是m×n矩阵): (1)互换律:A+B=B+A (2)结合律:(A+B)+C=A+(B+C)5、数与矩阵乘法咱们定义用k右乘矩阵A或左乘矩阵A,其积均等于矩阵中所有元素都乘上k之后所得矩阵。如: 由上述定义可知,数与矩阵相乘具备下列性质:设A、B都是m×n矩阵,k、h为任意常数,则:(1)k(A+B)=kA+kB(2)(k+h)A=kA+hA(3)k(hA)=khA6、矩阵乘法若矩阵乘矩阵,则只有在前者列数等于后者行数时才故意义。矩阵元素计算办法定义为第一种矩阵第i行元素与第二个矩阵第j列元素相应乘积和。若: 则矩阵元素由定义知其计算
公式
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为: (2-4)【例2-1】 设有两矩阵为:,,试求该两矩阵积。【解】由于A矩阵列数等于B矩阵行数,故可乘,其成果设为C:其中: 【例2-2】 已知:A=,B=,求A、B两个矩阵积。【解】计算成果如下:矩阵乘法具备下列性质:(1)普通矩阵乘积是不可互换。(2)矩阵乘法是可结合。(3)设A是m×n矩阵,B、C是两个n×t矩阵,则有:A(B+C)=AB+AC。(4)设A是m×n矩阵,B是n×t矩阵。则对任意常数k有:k(AB)=(kA)B=A(kB)。【例2-3】 用矩阵表达某一组方程为: (2-5)式中: (2-6) 试将矩阵公式展开,列出方程组。【解】现将(2-6)式代入(2-5)式得: (2-7)将上式右边计算整顿得: (2-8)可得方程组:可见,上述方程组可以写成(2-5)式矩阵形式。上述方程组就是测量平差中误差方程组,故知(2-5)式即为误差方程组矩阵表达式。式中称为改正数阵,称为误差方程组系数阵,称为未知数阵,称为误差方程组常数项阵。【例2-4】 设由n个观测值列出r个条件式如下,试用矩阵表达。【解】现记: (2-9)则条件方程组可用矩阵表达到: (2-10)上式中称为条件方程组系数阵,称为改正数阵,称为条件方程组闭合差列阵。