伴随矩阵是一个矩阵的重要性质之一。它的定义如下:给定一个n阶矩阵A,其伴随矩阵记作adj(A),是一个n阶矩阵,其元素由原矩阵A的代数余子式元素所构成,即
adj(A) = [A11*, A21*, ..., An1*; A12*, A22*, ..., An2*; ...; A1n*, A2n*, ..., Ann*]
其中Aij*是A的代数余子式,即A中去掉第i行和第j列后的行列式的符号乘上(-1)^(i+j)。
下面给出伴随矩阵的一些性质证明。
性质1:若A是可逆矩阵,则adj(A) = A^(-1) det(A)。
证明:由矩阵的行列式性质可知,A adj(A) = det(A)I,其中I为单位矩阵。因此,若A可逆,则可以左乘A^(-1),得到adj(A) = A^(-1) det(A)。
性质2:若A是对称矩阵,则adj(A)也是对称矩阵。
证明:由对称矩阵的性质可知,Aij = Aji。因此,对于adj(A)的第i行第j列元素,有
adj(A)ij = Aji* = Aij*
同样,对于其第j行第i列元素,有
adj(A)ji = Aij* = Aji*
因此,adj(A)也是对称矩阵。
性质3:若A是实矩阵,则adj(A)的元素也都是实数。
证明:由代数余子式的定义可知,Aij*是A中去掉第i行和第j列后的行列式的符号乘上(-1)^(i+j)。因此,若A中所有元素都是实数,则A中任何一个去掉一行一列后的行列式的值也都是实数。又因为(-1)^(i+j)都是实数,因此Aij*也都是实数。
性质4:若A是奇异矩阵,则adj(A) = 0。
证明:由矩阵的行列式性质可知,若A是奇异矩阵,则det(A) = 0。因此,对于adj(A)的任何一个元素Aij*,都可以找到一行或一列,使得去掉后的行列式也为0。因此,Aij*也为0。因此,adj(A)所有元素都为0,即adj(A) = 0。
以上是一些常见的伴随矩阵的性质及其证明。在矩阵的研究中,伴随矩阵是一个非常重要的工具,它不仅可以用来求逆矩阵,还可以用来求解线性方程组,计算矩阵的行列式等。因此,对于伴随矩阵的性质及其证明,我们应该进行深入的研究和探讨。
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