兩個矩陣的乘積為非零它們的秩有什麼關係

2021-03-19 18:19:42 字數 6132 閱讀 5013

1樓:匿名使用者

關係是:r(c)<=min(r(a),r(b))證明:將a,c按列分塊,

a=(a1,a2,...,an),c=(c1,c2,...,cm),令b=(bij)

則c=ab可表示為

(c1,c2,...,cm)=(a1,a2,...,an)b可得cj=b1ja1+b2ja2+...+bnjan (j=1,2,...,m)

即c的列向量組可由a的列向量組線性表示,

所以c的列向量組的秩<=a的列向量的秩。

即r(c)<=r(a)

同理可證r(c)<=r(b)

所以r(c)<=min(r(a),r(b))。

兩個矩陣相乘零矩陣,秩的關係

2樓:

兩種證明方法。

第一種是用分塊矩陣乘法來證明。(不太好書寫,可以見線性代數習題冊答案集);

第二種是線性方程組的解的關係來證明。

因為ab=0,所以b的每一列都是線性方程組ax=0的解。而根據線性方程組理論,ax=0的基礎解系中線性無關的解的個數(或者說解空間的維數)≤ n-r(a)。而b的列向量組是解空間的一部分,所以b的列向量組中的極大線性無關組中的向量個數(就是秩r(b))一定≤基礎解系中線性無關的解的個數,也就是≤ n-r(a),所以r(b)≤ n-r(a),從而r(a)+r(b)<=n。

兩個矩陣的乘積為零矩陣,那麼這兩個矩陣的秩之間有什麼關係?

3樓:

忘得差不多了,只記得有一個:

兩個n階矩陣的乘積為零矩陣,則兩個n階矩陣的秩之和小於等於n

兩個矩陣乘積的秩滿足的不等式有哪些

4樓:匿名使用者

1、r(a)≤min(m,n)≤m,n。

2、r(ka+lb)≤r(a)+r(b)。

3、r(ab)≤min(r(a),r(b)) ≤r(a)。

4、r(abc)≥r(ab)+r(bc)-r(b)。

5、r(ac)≥r(a) +r(c) -n上推,令b=in。

6、r(ka+lb)-n≤r(a)+r(b)-n≤r(ab)≤min(r(a),r(b))≤r(a)。

擴充套件資料:m×n矩陣的秩最大為m和n中的較小者。有儘可能大的秩的矩陣被稱為有滿秩,否則矩陣是秩不足的。

矩陣的列秩和行秩總是相等的,因此它們可以簡單地稱作矩陣a的秩。通常表示為rk(a) 或 ranka。

只有零矩陣有秩0,a的秩最大為 min(m,n) f是單射,當且僅當a有秩n(在這種情況下,我們稱 a有「滿列秩」)。

5樓:小樂笑了

行秩 = 列秩 = 秩

r(a) ≤

min(m,n) ≤ m, n

r(a+b) = r(b+a)

r(a-b) = r(b-a)

r(ka + lb) ≤ r(a) + r(b)r(ab) ≤ min(r(a), r(b)) ≤ r(a)r(b)

r(abc) ≥ r(ab) + r(bc) - r(b)frobenius(sylvester)不等式

r(ac) ≥ r(a) + r(c) - n上推,令b=inr(a+b)-n = r(b+a)-n

r(a-b)-n = r(b-a)-n

r(ka+lb)-n ≤ r(a) + r(b) - n ≤ r(ab) ≤ min(r(a), r(b)) ≤ r(a)

r(b)上推

兩個矩陣的乘積為零 它們的 秩有什麼關係

6樓:甜美志偉

關係: r(a)+r(b)<=n;

推導過程如下:

設ab = 0, a是mxn, b是nxs 矩陣;

則 b 的列向量都是 ax=0的秩;

所以 r(b)<=n-r(a);

所以 r(a)+r(b)<=n。

擴充套件資料:

秩性質我們假定 a是在域 f上的 m× n矩陣並描述了上述線性對映。

只有零矩陣有秩 0 a的秩最大為 min(m,n) f是單射,當且僅當 a有秩 n(在這種情況下,我們稱 a有「滿列秩」)。

f是滿射,當且僅當 a有秩 m(在這種情況下,我們稱 a有「滿行秩」)。

在方塊矩陣a(就是 m= n) 的情況下,則 a是可逆的,當且僅當 a有秩 n(也就是 a有滿秩)。如果 b是任何 n× k矩陣,則 ab的秩最大為 a的秩和 b的秩的小者。

即:秩(ab)≤min(秩(a),秩(b)) 推廣到若干個矩陣的情況。

就是:秩(a1a2...am)≤min(秩(a1),秩(a2),...

秩(am)) 證明:考慮矩陣的秩的線性對映的定義,令a、b對應的線性對映分別為 f和 g,則秩(ab)表示複合對映 f·g,它的象 im f·g是 g的像 im g在對映 f作用下的象。

然而 im g是整個空間的一部分,因此它在對映 f作用下的象也是整個空間在對映 f作用下的象的一部分。也就是說對映 im f·g是im f的一部分。

對矩陣就是:秩(ab)≤秩(a)。對於另一個不等式:

秩(ab)≤秩(b),考慮 im g的一組基:(e1,e2,...,en),容易證明(f(e1),f(e2),...

,f(en))生成了空間 im f·g,於是 im f·g的維度小於等於im g的維度。

對矩陣就是:秩(ab)≤秩(b)。因此有:秩(ab)≤min(秩(a),秩(b))。若干個矩陣的情況證明類似。

作為 "<" 情況的一個例子,考慮積 兩個因子都有秩 1,而這個積有秩 0。可以看出,等號成立當且僅當其中一個矩陣(比如說 a)對應的線性對映不減少空間的維度,即是單射,這時 a是滿秩的。

於是有以下性質:如果 b是秩 n的 n× k矩陣,則 ab有同 a一樣的秩。如果 c是秩 m的 l× m矩陣,則 ca有同 a一樣的秩。

a的秩等於 r,當且僅當存在一個可逆 m× m矩陣 x和一個可逆的 n× n矩陣 y使得 這裡的 ir指示 r× r單位矩陣。證明可以通過高斯消去法構造性地給出。

矩陣的秩加上矩陣的零化度等於矩陣的縱列數(這就是秩-零化度定理)。

7樓:墨陌沫默漠末

關係是r(a)+r(b)<=n。

因為ab=0,所以b的每一列都是線性

方程組ax=0的解。而根據線性方程組理論,ax=0的基礎解系中線性無關的解的個數(或者說解空間的維數)≤ n-r(a)。

而b的列向量組是解空間的一部分,所以b的列向量組中的極大線性無關組中的向量個數(就是秩r(b))一定≤基礎解系中線性無關的解的個數,也就是≤ n-r(a),所以r(b)≤ n-r(a),從而r(a)+r(b)<=n。

方陣(行數、列數相等的矩陣)的列秩和行秩總是相等的,因此它們可以簡單地稱作矩陣a的秩。通常表示為r(a),m × n矩陣的秩最大為m和n中的較小者,表示為 min(m,n)。有儘可能大的秩的矩陣被稱為有滿秩;類似的,否則矩陣是秩不足(或稱為「欠秩」)的。

設a是一組向量,定義a的極大無關組中向量的個數為a的秩。

定義1、在m*n矩陣a中,任意決定k行和k列交叉點上的元素構成a的一個k階子矩陣,此子矩陣的行列式,稱為a的一個k階子式。

例如,在階梯形矩陣中,選定1,3行和3,4列,它們交叉點上的元素所組成的2階子矩陣的行列式 就是矩陣a的一個2階子式。

定義2、a=(aij)m×n的不為零的子式的最大階數稱為矩陣a的秩,記作ra,或ranka或r(a)。

特別規定零矩陣的秩為零。

顯然ra≤min(m,n) 易得:

若a中至少有一個r階子式不等於零,且在r由定義直接可得n階可逆矩陣的秩為n,通常又將可逆矩陣稱為滿秩矩陣, det(a)≠0;不滿秩矩陣就是奇異矩陣,det(a)=0。

由行列式的性質1(1.5)知,矩陣a的轉置at的秩與a的秩是一樣的。

8樓:匿名使用者

它們的秩序關係是一個數字乘以零

9樓:匿名使用者

設ab = 0, a是mxn, b是nxs 矩陣則 b 的列向量都是 ax=0 的解

所以 r(b)<=n-r(a)

所以 r(a)+r(b)<=n

10樓:電燈劍客

如果a是mxn的矩陣,b是nxk的矩陣,ab=0,那麼rank(a)+rank(b)<=n

11樓:alone丶

關係是:r(c)。。。。

矩陣的秩與特徵值有什麼關係

12樓:景田不是百歲山

1、方陣a不滿秩等價於a有零特徵值。

2、a的秩不小於a的非零特徵值的個數。

線性變換秩是多少,就一定找到有多少個線性無關的特徵向量。因為一個特徵向量只能屬於一個特徵值,所以有多少個線性無關的特徵向量,就有多少個特徵值(不管特徵值是不是一樣)。這裡有n個1,都是一樣的(從特徵多項式也知道有n個重根)。

因為非退化的線性替換不改變空間的維數,不改變矩陣的秩。

13樓:匿名使用者

這是因為,矩陣a的相似對角矩陣的主對角元都是矩陣a的特徵值,又因為矩陣a的秩與它的相似對角陣的秩相等,因此,如果矩陣a的秩為n,那麼它就有n個非零特徵值。

14樓:匿名使用者

為討論方便,設a為m階方陣

證明:設方陣a的秩為n

因為任何矩陣都可以通過一系列初等變換,變成形如

1 0 … 0 … 0

0 1 … 0 … 0

…………………

0 0 … 1 … 0

0 0 … 0 … 0

…………………

0 0 … 0 … 0

的矩陣,稱為矩陣的標準形(注:這不是二次型的對稱矩陣提到的標準形)

本題討論的是方陣,就是可以通過一系列初等行變換的標準形為

主對角線前若干個是1;其餘的是若干個0

以及除對角線以外的元素都是0。設a的標準形為b

因為「m×m階矩陣構成的數域p上的線性空間」與

「該線性空間上的全體線性變換在數域p上的線性空間」同構。

所以研究得到線性空間的性質可以照搬到線性變換空間上應用,

從同構的意義上說,他們是「無差別」的。

(由於線性變換符號的字型不能單獨以花體字型區別,所以

用形如「線性變換a」,表示線性變換

用形如「矩陣a」,表示線性變換的矩陣)

前面知識應該提到的內容:

一系列初等矩陣的乘積是非退化的,初等變換不改變矩陣的秩,初等變換是可逆的

所以矩陣b的秩(1的個數),就是矩陣a的秩,就是n

因為可逆且不改變秩,所以討論矩陣b的情況,可以應用到矩陣a上。

我們隨即看到,

如果線性變換b(或者說矩陣b)的秩是n,則線性變換b就是

對線性空間的前n個基做恆等對映(因為基向量組沒有秩序,我們取前n個不會有原則性的問題)

後m-n個基做零變換,所構成的線性變換,線性變換b的特徵多項式是(λ-1)^n

就可以快速找到n個線性無關的特徵向量,這些特徵向量直接取線性空間的前n個基就可以了。

我們得到的結論是,線性變換b秩是多少,就一定找到有多少個線性無關的特徵向量。

因為一個特徵向量只能屬於一個特徵值,

所以有多少個線性無關的特徵向量,就有多少個特徵值(不管你的特徵值是不是一樣)

這裡有n個1,都是一樣的(從特徵多項式也知道有n個重根)

因為非退化的線性替換不改變空間的維數,不改變矩陣的秩。

下面我們解釋重根為什麼按重數計算,對矩陣b做初等行變換,

第i行乘以數域p上的數k≠1(當然,如果k=1純屬脫褲子放屁),

我們的特徵多項式變為(λ-1)^(n-1)*(λ-k),

其它初等變換相應類推。

借用學物理的思維,一個變換莫測的關係中,尋找守恆量是什麼?這個是有意義的。

而做這樣的非退化的線性變換變換,雖然特徵值會隨之改變,

但是守恆量是一定能找到n個線性無關的特徵向量,其個數就是矩陣b(線性變換b)的秩是不變的。

這樣我們就發現了守恆量,至於屬於不同特徵向量的特徵值是否相等,純屬巧合,無意義。

有多少個碰巧相等的都無所謂,有多少個相等(相當於特徵多項式的幾次方),就當然重複計算。

最後來一個問題的封閉,題目說的是方陣a

這個簡單,將矩陣b做一系列初等行變換,雖然特徵多項式改變了,線性變換改變了,

特徵多項式也變了,但是我們發現的守恆量n,是不變的。

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