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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AA与BB等价,记作A≅BA \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PP和nn阶可逆矩阵QQ(或者一系列的初等矩阵Ps…P1P_{s} \dots P_{1}和Q1…QsQ_{1} \dots Q_{s}),使得PAQ=BPAQ=B
  3. AA与BB有相同的标准形

性质

  1. 反身性:A≅AA \cong A
  2. 对称性:若A≅BA \cong B,则B≅AB \cong A
  3. 传递性:若A≅BA \cong B且B≅CB \cong C,则A≅CA \cong C

有关结论

  • 任意一个矩阵都和其标准形矩阵等价
  • 若A≅BA \cong B,则r(A)=r(B)r(A)=r(B)
  • 若AA、BB为同阶方阵,且A≅BA \cong B,则:
    • ∣A∣=k∣B∣|A|=k|B|
    • AA、BB同时可逆或同时不可逆(行列式同时为零或不为零)
  • 若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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