矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

1481百科网小编整理分享:关于矩阵的秩,首先有如下基本定义和性质:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

上述性质基本属于定义。

接下来是一些需要证明的性质:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

第一条是自然的,一个矩阵的秩不可能超过它的行数或者列数。

第二条,矩阵转置后秩不变,是由于行向量组的秩和列向量组的秩是相等的。

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

由上图可以看出,因为Er的转置还是Er,而初等变换也不会改变矩阵的秩,所以矩阵的行秩等于列秩,转置前后的秩也相等。

第三条,按照矩阵相似的定义:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

因为P是可逆方阵,而可逆方阵可以由单位矩阵通过初等变换得到,也就相当于B可以通过A经过若干次初等变换得到,而初等变换不改变矩阵的秩,因此相似矩阵的秩相等。

第四条,原因同第三条。

第五条:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

证明中是把(A,B)当作列向量排列。

第六条:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

这是因为把(A+B,B)按列向量排列以后,又可以通过列变换,即把A+B减去B的相应列,变回到(A,B),所以两者相似。

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

第七条:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

第八条:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

这一条的证明很简单,如下图:

矩阵的秩的性质及其应用(矩阵秩的一般性质及其证明是什么)

矩阵A的列数等于变量的个数4,矩阵A的秩等于2,所以自由变量的个数等于4-2=2,也就是x3和x4,所以解向量组的秩就是2。

上述性质的证明,好几个都是把矩阵看作是由列向量构成,然后通过相似矩阵的性质加以证明,其中最重要的还是初等变换不改变矩阵的秩这个性质的应用。

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