行阶梯形矩阵

更新时间:2024-08-26 08:23

行阶梯形矩阵(Row-Echelon Form),是指线性代数中的某一类特定形式的矩阵

阶梯形矩阵

定义

形如

的矩阵称为行阶梯形矩阵,简称阶梯型矩阵。其特点为:每个阶梯只有一行;元素不全为零的行(非零行)的第一个非零元素所在列的下标随着行标的增大而严格增大(列标一定不小于行标);元素全为零的行(如果有的话)必在矩阵的最下面几行。

举例

例如

均为阶梯形矩阵。

区分

行最简形矩阵

在阶梯形矩阵中,若非零行的第一个非零元素全是1,且非零行的第一个元素1所在列的其余元素全为零,就称该矩阵为行最简形矩阵。

例如矩阵

标准形矩阵

在最简形矩阵中,非零行有且只有一个非零元素且为1,则称该矩阵为标准形矩阵。

例如矩阵

矩阵变换

下列三种变换称为矩阵的行初等变换:

(1)对调两行;

(2)以非零数k乘以某一行的所有元素;

(3)把某一行所有元素的k倍加到另一行对应元素上去。

将定义中的“行”换成“列”,即得到矩阵的初等列变换的定义。矩阵的初等行变换与矩阵的初等列变换,统称为矩阵的初等变换。

有如下定理成立:

(1)任一矩阵可经过有限次初等行变换化成阶梯形矩阵;

(2)任一矩阵可经过有限次初等行变换化成行最简形矩阵

(3)矩阵在经过初等行变换化为最简形矩阵后,再经过初等列变换,还可以化为标准形矩阵,因此,任一矩阵可经过有限次初等变换化成标准形矩阵。

一个矩阵的行最简形矩阵是惟一确定的(行阶梯形矩阵中非零行的行数也是惟一确定的)。

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