【线性代数】第2章 矩阵及其运算,矩阵的定义,矩阵的加法,矩阵的乘法(同济大学)

目录

§1  矩阵

一、矩阵概念的引入

二、矩阵的定义

三、特殊的矩阵

同型矩阵与矩阵相等的概念

四、矩阵与线性变换

例  

例  

例  

§2  矩阵的运算

例  

一、矩阵的加法

二、数与矩阵相乘

例(续)  

三、矩阵与矩阵相乘


§1  矩阵

一、矩阵概念的引入

二、矩阵的定义

三、特殊的矩阵

四、矩阵与线性变换

一、矩阵概念的引入

例  某航空公司在 A、B、C、D 四座城市之间开辟了若干航线,四座城市之间的航班图如图所示,箭头从始发地指向目的地.

城市间的航班图情况常用表格来表示:

为了便于计算,把表中的√改成1,空白地方填上0,就得到一个数表:

这个数表反映了四个城市之间交通联接的情况.

例  某工厂生产四种货物,它向三家商店发送的货物数量可 用数表表示为:

其中aij 表示工厂向第 i 家商店 发送第 j 种货物的数量.      

这四种货物的单价及单件重量也可列成数表:      

其中bi 1 表示第 i 种货物的单价, bi 2 表示第 i 种货物的单件重量.  

二、矩阵的定义

由 m×n 个数                排成的 m 行 n 列的数表

称为 m 行 n 列矩阵,简称 m×n 矩阵.  

简记为

 m×n 个数称为矩阵A的元素,简称为元.

元素是实数的矩阵称为实矩阵,元素是复数的矩阵称为复矩阵.

三、特殊的矩阵

1.行数与列数都等于 n 的矩阵,称为 n 阶方阵.可记作     An.

2.只有一行的矩阵称为行矩阵(或行向量) .

只有一列的矩阵                称为列矩阵(或列向量) .

3.元素全是零的矩阵称为零距阵.可记作O 

同型矩阵与矩阵相等的概念

 1.两个矩阵的行数相等、列数相等时,称为同型矩阵.

为同型矩阵.

注意:不同型的零矩阵是不相等的.

四、矩阵与线性变换

系数矩阵   

线性变换与矩阵之间存在着一一对应关系.

例  

线性变换称为恒等变换.

单位阵 En

例  

2阶方阵

例  

2阶方阵  

以原点为中心逆时针 旋转j  角的旋转变换

§2  矩阵的运算

例  

某工厂生产四种货物,它在上半年和下半年向三家商店 发送货物的数量可用数表表示:

其中aij 表示上半年工厂向第 i 家 商店发送第 j 种货物的数量.

其中cij 表示工厂下半年向第 i 家 商店发送第 j 种货物的数量.

试求:工厂在一年内向各商店发送货物的数量.  

解:工厂在一年内向各商店发送货物的数量\

+=

一、矩阵的加法

  定义:设有两个 m×n 矩阵 A = (aij),B = (bij) ,那么矩阵 A 与 B 的和记作 A+B,规定为

说明:只有当两个矩阵是同型矩阵时,才能进行加法运算.

知识点比较

矩阵加法的运算规律

例(续)该厂所生产的货物的单价及单件重量可列成数表:

其中bi 1 表示第 i 种货物的单价, bi 2 表示第 i 种货物的单件重量.

设工厂向某家商店发送四种货物各 l 件,试求:工厂向该商 店发送第 j 种货物的总值及总重量.

解:工厂向该商店发送第 j 种货物的总值及总重量

其中bi 1 表示第 i 种货物的单价, bi 2 表示第 i 种货物的单件重量. 

二、数与矩阵相乘

定义:数 入与矩阵 A 的乘积记作入 A 或 A 入 ,规定为

数乘矩阵的运算规律

知识点比较

例(续)  

某工厂生产四种货物,它向三家商店发送的货物 数量可用数表表示为:

其中aij 表示工厂向第 i 家商店 发送第 j 种货物的数量.  

这四种货物的单价及单件重量也可列成数表:      

其中bi 1 表示第 i 种货物的单价, bi 2 表示第 i 种货物的单件重量.  

试求:工厂向三家商店所发货物的总值及总重量.

以 ci1, ci2 分别表示工厂向第 i 家商店所发货物的总值及 总重量,其中 i = 1, 2, 3.于是

一般地,

可用矩阵表示为

三、矩阵与矩阵相乘

并把此乘积记作 C =  AB.  

知识点比较

有意义

没有意义.

只有当第一个矩阵的列数 等于第二个矩阵的行数时,两个矩阵才能相乘.


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