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2.8逆矩阵

#数学#线性代数#矩阵

什么是逆矩阵

对于一个n×nn×n方阵 A,如果存在一个同阶方阵 B,使得:

AB=BA=IAB=BA=I

其中 II 是 n 阶单位矩阵,则称 A 可逆(或非奇异),B 称为 A 的逆矩阵,记作 A1A^{−1},即A1=BA^{−1}=B

  • 不是所有的方阵都有逆矩阵,有不可逆方阵和可逆方阵
  • 只有方阵才有逆矩阵和讨论可不可逆的价值
  •  如果 A 可逆,那么A的逆矩阵是唯一Pasted image 20260527092412
  • 奇异 = 行列式为零 = 不可逆(若矩阵的行列式为0就叫做奇异矩阵)

怎么判断有没有逆矩阵

  1. A可逆\Leftrightarrow A0|A| \ne 0

怎么算一个矩阵的逆矩阵

伴随矩阵法

当A可逆时,A1=1AAA^{-1}=\frac{1}{|A|} A^{*}(矩阵的伴随矩阵除以矩阵的行列式等于逆矩阵

初等行变换法

2.12初等行变换法求逆矩阵

逆矩阵的性质

矩阵逆的逆是它本身

(A1)1=A(A^{-1})^{-1}=A

证明: AA1=EAA^{-1}=E AA1=E=1|A||A^{-1}|=|E|=1 A0A \ne 0AA可逆。同时说明A10A^{-1} \ne 0A1A^{-1}可逆,(A1)1=A(A^{-1})^{-1}=A

矩阵逆的转置等于矩阵转置的逆

(A1)T=(AT)1(A^{-1})^{T}=(A^{T})^{-1}

证明: A0|A| \ne 0 AT0|A^{T}| \ne 0ATA^{T}可逆 AT(A1)T=(A1A)T=ET=EA^{T}(A^{-1})^{T}=(A^{-1}A)^{T}=E^{T}=E 所以(AT)1=(A1)T(A^{T})^{-1}=(A^{-1})^{T}

k倍的矩阵的逆等于k分之一乘矩阵的逆

(kA)1=1kA1(k0)(kA)^{−1}=\frac{1}{k}A^{−1} \quad (k≠0)

证明: A0|A| \neq 0 kA=knA0|k A|=k^{n}|A| \neq 0 kA1kA1=AA1=Ek A \cdot \frac{1}{k} A^{-1}=A A^{-1}=E (kA)1=1kA1(k A)^{-1}=\frac{1}{k} A^{-1}

矩阵伴随的逆等于矩阵逆的伴随等于矩阵除以矩阵的行列式

(A)1=(A1)=1AA(A^{*})^{-1}=(A^{-1})^{*}=\frac{1}{|A|}A

证明: File-2.8逆矩阵-2620260527

矩阵乘积的逆等于反序的矩阵的逆的乘积

(AB)1=B1A1(AB)^{−1}=B^{−1}A^{−1}

证明: File-2.8逆矩阵-2620260527-1

矩阵的m次的逆等于矩阵的逆的m次

(Am)1=(A1)m(A^{m})^{-1}=(A^{-1})^{m}

证明(以二次为例): File-2.8逆矩阵-2620260527-2

矩阵逆的行列式等于矩阵行列式分之一

A1=1A|A^{-1}|=\frac{1}{|A|}

证明: File-2.8逆矩阵-2620260527-3

矩阵的逆等于矩阵的伴随除以矩阵的行列式

A1=1AAA^{-1}=\frac{1}{|A|} A^{*}
性质表达式
逆的逆(A1)1=A(A^{−1})^{−1}=A
乘积的逆(AB)1=B1A1(AB)^{−1}=B^{−1}A^{−1} (注意顺序颠倒!)
转置的逆(AT)1=(A1)T(A^T)^{−1}=(A^{−1})^T
数乘的逆(kA)1=1kA1(k0)(kA)^{−1}=\frac{1}{k}A^{−1}(k≠0)
对角阵的逆各对角元素取倒数
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