Порядок нахождения ранга матрицы

1. Найти все миноры матрицы А.

      2. Среди всех миноров, не равных нулю, найти минор (или миноры) наивысшего порядка. 

      Этот наивысший порядок и будет равен рангу матрицы r(A).

Пример 14. Вычислить ранг матрицы А =

Решение. В этой матрице можно указать несколько ненулевых миноров 2-го порядка, например, М2 =  Значит r ( A ) ³ 2. Далее найдем все миноры третьего порядка. Таких миноров всего четыре:

 

         Так как все миноры 3-го порядка равны нулю и других миноров более высоких порядков нет, то r ( A ) = 2.

 

Другой метод вычисления ранга матрицы основан на приведении матрицы А к ступенчатому виду. Привести матрицу к ступенчатому виду можно с помощью элементарных преобразований над её строками (или столбцами).

 

Элементарными преобразованиями матрицы называются следующие операции (действия):

        1) перемена местами двух строк (столбцов);   

        2) умножение строки (столбца) на число, отличное от нуля;

        3) прибавление к элементам одной строки (столбца) соответствующих элементов другой строки (столбца).

 

        Матрица В, полученная в результате элементарных преобразований, называется эквивалентной матрице А и обозначается В ~ А .

 

 При элементарных преобразованиях ранг матрицы не изменяется.

 

Пример 15. Привести матрицу А =   к ступенчатому виду.

Решение. 1) Умножим элементы второй строки на 2 и вычтем их из соответствующих элементов первой строки и получим эквивалентную матрицу

В 1 = .

2) Умножим все элементы второй строки матрицы В1  на 5 и вычтем их из соответствующих элементов третьей строки, получим новую эквивалентную матрицу

                                     В 2 = .

3) Поменяем местами первую и вторую строки

 

                                      В 3 = .

       Замечаем, что элементы второй и третьей строк находятся в линейной зависимости.

4) Умножаем элементы второй строки на 10 и вычитаем их из соответствующих элементов третьей строки, получаем другую эквивалентную матрицу

                                      В 4 = .

         Полученная матрица В 4 является ступенчатой и её ранг, как нетрудно видеть, равен r (B 4) = r ( A) = 2.

 

Ранг ступенчатой матрицы равен числу её ненулевых строк

 

         Понятия обратной матрицы и ранга матрицы используются, в частности, при решении систем линейных алгебраических уравнений.

 

Вопросы для самопроверки

 

      1. Какие матрицы называются равными, диагональными, транспонированными, симметрическими, перестановочными?  

      2. Сформулируйте свойства сложения матриц.         

      3. Сформулируйти правило умножения двух матриц. В чем состоит условиие, необходимое для существования произведения матриц?       

       4. Сформулируйте свойства умножения матриц.

       5. Как определяется обратная матрица? В чем состоит условие, необходимое для существования обратной матрицы?

       6. Какие существуют правила для вычисления определителей 3-го порядка?  

       7. Что называется минором некоторого элемента определителя 3-го (произвольного) порядка?

      8. Что называется алгебраическим дополнением некоторого элемента определителя третьего (произвольного) порядка?

      9. Напишите разложение определителя 3-го порядка по 3-й строке и по 3-му столбцу. 

      10. Сформулируйте свойства определителей.

      11. Что называется рангом матрицы и как он вычисляется?

Дата: 2018-11-18, просмотров: 21.