课程六
- 列空间C(A)
A的所有列向量的线性组合组成列空间。
子空间的交集仍然是子空间。
Ax=b 是否有解的一种解释是:b必须在A的列空间中,即存在A的列向量的线性组合等于b。
假设A为m×n 的矩阵,m > n,则在这种解释下,A是向量空间Rn 的子空间,Ax=b是否有解取决于向量b是否在A 的列空间中。
当A为n×n 的矩阵(方阵),且A的各列线性无关时,A 的向量空间占满整个Rn,b为任何向量Ax=b皆有解。 - 零空间N(A)
使Ax=0的所有列向量x组成A 的零空间。
零空间必定包含零向量。
零空间之所以为向量空间,因为其中的任意向量的数乘和加法仍然在向量空间内。
课程七
- 消元
⎡⎣⎢1232462682810⎤⎦⎥→⎡⎣⎢100200222244⎤⎦⎥→⎡⎣⎢100200220240⎤⎦⎥=U - 秩(Rank)
消元后主元(pivot)的数目 - 自由变量与特殊解
无法通过消元得到主元的列是自由变量(自由列)。
自由变量可以赋任意值。
通常,通过设置自由变量中的任意一个为1,其他为0,得到一个解。变换赋值1的变量,得到其他解。
零空间为这些解的所有线性组合。 - 秩与主元
秩(r)就是主元的个数。自由变量的个数为n−r - 简化行阶梯形式(Reduced Row Echelon Form)
⎡⎣⎢100200220240⎤⎦⎥→⎡⎣⎢100200020−240⎤⎦⎥→⎡⎣⎢100200010−220⎤⎦⎥=R - 通过Rx=0求解Ax=0
R=[I0F0]x=[−FI]
课程八
- 增广矩阵
⎡⎣⎢⎢1232462682810b1b2b3⎤⎦⎥⎥→⎡⎣⎢⎢100200220240b1b2−2b1b3−b2−b1⎤⎦⎥⎥
则Ax=b有解的条件是b3−b2−b1=0 - Ax=b有解的两种描述
b在列空间C(A) 里
如果A的行向量的的某个线性组合得到了零向量,b的相同的组合也必须给出0 - Ax=b的所有解
- 设置所有自由变量为0,解出所有主变量,得到特解。
- 解出零向量空间。
- 所有解为特解加上零空间。
- A为
m×n 矩阵,秩为r,有r≤m,r≤n
- 列满秩r=n时,自由变量个数为0,N(A)=0,如果存在解,解唯一。(有0个或1个解)
- 行满秩r=m时,对任意b都有解。自由变量有n-r个。
- r=m=n时,矩阵可逆,R=I,有唯一解。
- r=n<m时,R=[I0],有0或1个解。
- r=m<n时,R=[IF], 有无穷多解。
- r<m,r<n,R=[I0F0],有0个解或无穷多解。