nullnull一、矩阵的秩
二、矩阵秩的求法
三、线性方程组的系数矩阵与增广矩阵的秩
四、矩阵秩的性质
线性代数第二章
矩阵第六节矩阵的秩null定义1 在m×n矩阵A中,任取k行,k列交叉处的k2个元素保持相对位置不变而得的k阶行列式,称为矩阵A的一个k阶子式如求下面矩阵的一个3阶子式一个3阶子式一、矩阵的秩注:10 矩阵的子式本质上是一个行列式30 k≤min{m,n}null10 矩阵A的最高阶非0子式D指,在矩阵A中有一个不等于0的r阶 子式D,且所有r+1阶子式(如果存在的话)全等于0
注:20 若一个矩阵没有不等于零的子式(零矩阵)的秩规定为030 R(A)=R(AT)40 最高阶非0子式不一定唯一定义2矩阵A的最高阶非0子式的阶数称为矩阵的秩(rank) ,
记作秩(A)或 R(A)。A为满秩阵A为可逆阵A为非奇异阵50,则0≤ R(A) ≤min{m,n}60 如果A中某个S阶子式不为0,70 如果A中所有t阶子式全为0,80 n阶方阵AR(A)=nA为降秩阵A为不可逆阵A为奇异阵R(A)
证明思路: 10 A经一次初等行变换变为B, 则R(A) ≤R(B)30 A经有限次初等变换变为B, A~B,B也可经有限次初等变换变为A,因此也有R(B) ≤R(A)20 A经一次初等列变换变为B,相当于AT 经一次初等行变换变为BT,这时仍有R(AT) ≤R(BT),而R(A)=R(AT), R(B)=R(BT),所以仍有R(A) ≤R(B)初等变换不改变矩阵的秩行阶梯形矩阵的秩等于它的非0行数把矩阵用初等变换化为行阶梯形矩阵即可求出秩null求矩阵A的秩,及一个最高阶的非0子式解:A所以R(A)=3A的最高阶非0子式为:(2)-(4)(3)-2(1)(4)-3(1)(1),(4)(3)-3(2)(4)-4(2)(4)-(3)null求下列线性方程组AX=b系数矩阵A及增广矩阵B=(A|b)的秩(1)R(A)=2≠R(B)=3无解三、线性方程组系数矩阵与增广矩阵的秩null(2)(3)R(A)=3=R(B)有解,且是唯一解R(A)=2=R(B)有解,且是无穷解未知量个数增广阵的行最简阵的一般形式< 4null显然,
(1)当dr+1≠0,方程组无解(2)当dr+1=0,方程组有解这时,R(A)=r ≠ R(B)=r+1这时,R(A)=r = R(B)当dr+1=0,方程组变为null当 r = n 时,方程组有唯一一组解当 r < n 时,方程组有无穷组解其中k1,k2,…,kn-r是任意常数n元线性方程组AX=b的解的判定R(A) ≠ R(B)时无解R(A)= R(B)时有解R(A)= R(B)