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2.11矩阵的等价

#数学#高等数学#矩阵

定义

矩阵等价:若矩阵AA可以经过有限次初等变换化为矩阵BB,则称矩阵AABB等价,记作ABA \cong B

判定条件

矩阵等价的充要条件是:

  1. A与B同型时秩相等r(A)=r(B)r(A)=r(B)
  2. 存在mm阶可逆矩阵PPnn阶可逆矩阵QQ(或者一系列的初等矩阵PsP1P_{s} \dots P_{1}Q1QsQ_{1} \dots Q_{s}),使得PAQ=BPAQ=B
  3. AABB有相同的标准形

性质

  1. 反身性AAA \cong A
  2. 对称性:若ABA \cong B,则BAB \cong A
  3. 传递性:若ABA \cong BBCB \cong C,则ACA \cong C

有关结论

  • 任意一个矩阵都和其标准形矩阵等价
  • ABA \cong B,则r(A)=r(B)r(A)=r(B)
  • AABB为同阶方阵,且ABA \cong B,则:
    • A=kB|A|=k|B|
    • AABB同时可逆或同时不可逆(行列式同时为零或不为零)
  • AA为方阵
    • AA可逆 ⇔ A|A|≠0 ⇔ AA满秩⇔ AA的标准形是E⇔AA可以表示为有限个初等矩阵的乘积(因为A的行列式和A的标准形的行列式同时为零(有零行)或不为零)
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