逆矩阵对应标量的倒数运算。对于阶矩阵
,如果存在另外一个
阶矩阵
,使得它们的乘积为单位矩阵
对于,
称为
的右逆矩阵,对于
,称
为
的左逆矩阵。
如果左右逆矩阵都存在,则它们相等,统称为矩阵的逆。
如果矩阵的逆矩阵存在,则称其可逆。可逆矩阵称为非奇异矩阵,不可逆矩阵也称为奇异矩阵。
如果矩阵可逆,则逆矩阵唯一。
如果线性方程组,如果能得到系数矩阵的逆矩阵,方程两边同乘以该逆矩阵,可得到方程的解
如果对角矩阵主对角线元素非0,则其逆矩阵存在,且逆矩阵为对角矩阵,主对角线元素为矩阵
的主对角元素的逆。
上三角的矩阵依然是上三角
对于逆矩阵下面的公式成立
矩阵的秩定义矩阵线性无关的行向量或列向量的最大数量,记为。
如果阶方阵的秩为
,则称其满秩。矩阵可逆的充分必要提交是满秩。
对于的矩阵
,其秩满足
即矩阵的秩不超过其行数和列数的较小值。关于矩阵的秩有下列结论成立
可以通过初等矩阵变化计算逆矩阵。所谓矩阵的初等变化是指以下三种变化。
- 用一个非零的数k乘以矩阵的某一行
- 把矩阵的某一行的k倍加到另一行
- 互换矩阵中两行的位置
下面介绍初等矩阵行变化求逆矩阵的方法。如果矩阵可逆,则可用初等行变换将其化为单位矩阵,对应依次左乘初等矩阵
式(2.21)两侧同时右乘可用得到
如果一个方阵满足
则称为正交矩阵。正交矩阵的行向量均为单位向量且相互正交,构成标准正交基
