35854

Ранг матрицы. Теорема о базисном миноре

Доклад

Математика и математический анализ

Ранг матрицы Пусть прямоугольная матрица размера : . Назовем арифметическими мерными векторами упорядоченные наборы чисел строки матрицы и обозначим их через . Элементы стоящие на пересечении выбранных строк и столбцов образуют определитель порядка который называется минором порядка матрицы .

Русский

2013-09-20

169.21 KB

10 чел.

Ранг матрицы. Теорема о базисном миноре.

Ранг матрицы

Пусть - прямоугольная матрица размера :

.

Назовем арифметическими -мерными векторами упорядоченные наборы чисел, строки матрицы , и обозначим их через , ,…,.

Нулевым арифметическим вектором назовем .

Будем говорить, что система векторов линейно зависима, если , не все равные нулю, что .

Система векторов называется линейно независимой, если она не является линейно зависимой.

Определение 3. Пусть - прямоугольная матрица размера . Выберем в произвольные строк и столбцов. Элементы, стоящие на пересечении выбранных строк и столбцов, образуют определитель порядка , который называется минором порядка матрицы .

Определение 4. Наивысший порядок отличных от нуля миноров матрицы называется рангом матрицы .

Обозначение ранга : .  

Теорема 1 (о базисном миноре). Столбцы, содержащие базисный минор, линейно независимы. Любой столбец матрицы является линейной  комбинацией  базисных  столбцов  одного  и того же базисного минора.

Доказательство. Пусть и отличен от нуля минор , расположенный в первых строках и первых столбцах матрицы , т.е. в левом верхнем углу:

.

Докажем сначала, что арифметические векторы

, ,

составляют линейно независимую систему.

Допустим, что линейно зависимы, тогда , , что  , т.е. выполняется система тождеств:

                           (7.4)

Первые равенств системы (7.4) можно переписать в виде

.

Учитывая, что , получим

;

-й столбец определителя оказался линейной комбинацией остальных. Тогда - противоречие, и, следовательно, векторы линейно независимы.

Докажем теперь, что любой столбец матрицы является линейной комбинацией первых столбцов.

Рассмотрим вспомогательный определитель

,

полученный "окаймлением" минора элементами -й строки и -го  столбца, . Утверждается, что .

Действительно, возможны два случая.

Случай 1: . Тогда - минор матрицы порядка и по условию (наивысший порядок отличных от нуля миноров равен , следовательно, все миноры порядка равны нулю).

Случай 2: . Тогда содержит две одинаковые строки, следовательно, .

Итак, всегда . Разложим по последней строке.

Отметим, что если - алгебраическое дополнение к элементу из последней строки определителя , то

,

и не зависит от  ( был номером строки в матрице , а в эти элементы занимают -ю строку). Поэтому алгебраические дополнения к элементам в , , можем обозначить .

.

Полагая , получим равенств:

,

,

…………………………………………

,

или в матричной форме:

,

т.е. -й столбец матрицы оказался линейной комбинацией первых столбцов с коэффициентами .

Было принято, что .

Если , то

.

Таким образом, любой столбец матрицы является линейной комбинацией базисных столбцов.

Теорема доказана.

Замечание. Аналогичное утверждение справедливо и для строк: строки, содержащие базисный минор, линейно независимы, через них линейно выражаются все остальные строки матрицы.

Теорема 2. Если в матрице некоторый минор порядка отличен от нуля, а все окаймляющие его миноры равны нулю, то .  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

42810. Расчет районной электрической сети 471.49 KB
  1 Расчет баланса мощности 6 1.1 Расчет баланса мощности 1 Определение полной мощности для каждого потребителя: Таблица 1: Сведения о потребителях N P МВт cosϕ Uн кВ 1 33 094 10 2 34 092 10 3 134 078 6 4 34 085 10 2 Определение реактивной мощности для каждого потребителя: 3 Определение потерь активной мощности: Принимаем что они равны 5 от активной мощности iго потребителя 4 Определение реактивных потерь: Зарядную мощность линий а также потери реактивной мощности в линии не учитываем. Принимаем что они составляют 6 от...
42811. Мораль: понятие, источники, значение для Современной России 56.98 KB
  Особая роль принадлежит морали в формировании сознания, внутреннего мира и мировоззрения, активной жизненной позиции, мораль является важнейшим социальным регулятором, который входит в систему общественных отношений. Мораль имеет серьезное воздействие на развитие совершенствование многих сфер человеческой жизнедеятельности, поскольку она присуща всем сферам, где есть контакт между людьми.
42812. Расчет электродвигателя и его основных характеристик 351.05 KB
  Эквивалентное время работы Эквивалентное число циклов нагружения для колеса для шестерни Базовое число циклов нагружения для колеса для шестерни Коэффициенты долговечности: для колеса для шестерни Базовый предел контактной выносливости для колеса для шестерени Смотри Журнал лабораторных работ табл 11] Допускаемые контактные напряжения для колеса для шестерни SH=1. Эквивалентное время работы при HBср 350 Эквивалентное число циклов нагружения для колеса...
42813. Разработка конструкции и расчёт жатки зерноуборочного комбайна 666.66 KB
  Разработка и расчёт мотовила 4. Регулировка положения мотовила по высоте производится на ходу с помощью гидросистемы трактора. Технические характеристики: Пропускная способность кг с 55 Производительность т ч 72 Приспособления для уборки незерновой части урожая капот измельчитель универсальный измельчительразбрасыватель копнитель Жатка ширина захвата жатки м предварительные установки высоты среза мм скорость срезов ножа срезов мин частота вращения мотовила об мин 41 50 60 50 100 130 180 452 1542 Обмолот диаметр...
42814. Розрахунок електтродвигуна з заданими характеристиками 354.91 KB
  Зазвичай обирається електродвигун з потужністю, яка трохи більша, ніж потрібна. За потрібною потужністю електродвигуна та синхронною частотою обертання обираємо електродвигун з характеристиками, які наведено у таблиці
42815. Расчет электродвигателя мощностью 4000Вт 485.77 KB
  Мощность на выходном валу P= 4000Вт Скорость выходного вала V=1м с Термообработка зубчатого колеса улучшение HB 350 Время работы редуктора L = 15000ч Долговечность роликовых подшипников L10h = 25000ч Выбор электродвигателя. частота 2900 1455 970 730 D вала 42 48 48 55 По таблице выбираем ближайшую стандартную мощность электродвигателя Рэ. Частота вращения вала электродвигателя nвых= об мин где р шаг резьбы винтовой передачи = 0. Определение частоты вращения валов: nт = nвых = 300об мин частота вращения вала тихоходной...
42816. Розробка серії графічних елементів портфоліо, відео композиції, художньої графіки 460.5 KB
  Дипломна робота присвячена розробці дизайн проекту на основі розробки сайту, відео презентації, єлектроного та друкованого портфоліо за допомогою теоретичних знань та практичних навичок, які були набуті на протязі навчання з використанням комп’ютерної графіки та сучасних новітніх матеріалів.
42818. установочное приспособление для растачивания отверстия детали «Кронштейн» 1.14 MB
  Изучение закономерности влияния приспособления на точность и производительность выполняемых операций позволяет проектировать приспособления интенсифицирующее производство и повышающее его точность. Проводимая работа по унификации и стандартизации элементов приспособления создала основу для автоматизированного проектирования приспособлений с использованием ЭВМ и автоматов для графического изображения что приводит к ускорению технологической подготовке производства. неподвижная опора с плоской формой рабочей...