怎么求一个矩阵的逆矩阵

如题所述

在矩阵论中,逆矩阵(inverse matrix)是指存在的一个矩阵,它与输入矩阵相乘的结果是单位矩阵。换句话说,若矩阵A是可逆的(即矩阵A的行列式不为0),那么我们可以通过计算求出其逆矩阵B,使得矩阵A乘以矩阵B的结果为单位矩阵I,即 AB = BA = I 。

求矩阵的逆矩阵通常通过高斯-约旦消元法(Gauss-Jordan elimination)来实现,也可以使用初等矩阵(Elementary matrix)或伴随矩阵(Adjoint matrix)等数学工具进行计算。

1. 初等矩阵法:

如果一个方阵A是可逆的,那么我们可以使用初等矩阵来计算其逆矩阵。下面是相应的求逆矩阵的步骤:

(1)构造一个n阶矩阵B为 [A|I],其中I是单位矩阵。

(2)将B进行初等行变换,将B化为行最简形,在求逆矩阵时,通过初等行变换将矩阵A化为单位矩阵,对应变换的矩阵也是初等矩阵。接着,用相应的初等矩阵把I变成B的行最简形。

(3)当B的左边n维方阵化为单位矩阵(即行最简形),B的右边就是A的逆矩阵。

举个例子,假设我们要计算一个2阶矩阵A的逆矩阵,我们可以按照如下步骤进行操作:

(1)构造一个矩阵B = [A|I],即B是由矩阵A和单位矩阵I在同一行并排组成的。

(2)通过初等行变换,将B化为行最简形。由于B是一个2N阶矩阵,我们一共需要进行2N次初等行变换,其中N就是矩阵A的阶数。

(3)将B的左边n维方阵化为单位矩阵,B的右边就是A的逆矩阵。

2. 伴随矩阵法:

如果一个n阶方阵A是可逆的,那么我们可以通过计算其伴随矩阵,再将伴随矩阵除以矩阵A的行列式,来求出逆矩阵。即 A-1 = 1/|A| adj(A),其中|A|是矩阵A的行列式,adj(A)是A的伴随矩阵。

下面是求逆矩阵的步骤:

(1)计算矩阵A的行列式|A|。

(2)计算A的伴随矩阵adj(A),即将矩阵A的每个元素的代数余子式的符号作为对应元素的符号,并以其算出的代数余子式为元素构成矩阵。

(3)将adj(A)除以|A|作为矩阵A的逆矩阵。

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