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【抽象代数】怎么认识初等矩阵?

本文,来认识一下初等矩阵。我将通过介绍3阶初等矩阵,来说明初等矩阵的概念。
工具/原料
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电脑

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Mathematica

单位矩阵

要说明初等矩阵,先要了解单位矩阵的概念。行数和列数相等的矩阵,是方阵;对角线元素都等于1,而其它元素都等于0的方阵,称为单位矩阵。方阵的行数为n,就称为n阶方阵。下图中的矩阵就是3阶单位矩阵。END

第一类初等矩阵
1

把单位矩阵的一个非对角元素,变成非零数字,得到的矩阵,称为第一类初等矩阵。如下图,如果c不等于0,那么这就是一个第一类初等矩阵。

2

第一类初等矩阵的对角元素都等于1,下面的矩阵就不可能是第一类初等矩阵。

3

第一类初等矩阵,有且只有一个非零的非对角元素。下面的矩阵,不是第一类初等矩阵:

4

还要注意,单位矩阵不是第一类初等矩阵。

第二类初等矩阵
1

单位矩阵第i个对角元素和第j个对角元素,绕中点旋转90°,得到的新矩阵,是第二类初等矩阵。

2

第二类初等矩阵,所有元素都等于1。单位矩阵不是第二类初等矩阵。

3

3阶方阵,只有3个第二类初等矩阵。除了上面两个,还有一个反对角矩阵。

第三类初等矩阵
1

单位矩阵的某一个对角元素,变成数字c,c不等于0,也不等于1,这样的矩阵就是第三类初等矩阵。

2

第三类矩阵的非对角元素都等于0,对角元素里面有且只有一个不等于1,因此单位矩阵不是第三类初等矩阵。

注意事项
1

单位矩阵不是初等矩阵。

2

初等矩阵就这三类。

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