Эквивалентные преобразования матриц

Содержание

Слайд 2

Эквивалентные преобразования

умножение строки на ненулевое число

перестановка двух строк

прибавление к одной строке матрицы

Эквивалентные преобразования умножение строки на ненулевое число перестановка двух строк прибавление к
другой ее строки, умноженной на некоторое ненулевое число

при транспонировании матрицы

1

2

3

4

5

вычеркивание нулевой строки

Эквивалентные преобразования еще называют элементарными.

Слайд 3

употребляется знаки: ~; ⇔ ; ↔

употребляется знаки: ~; ⇔ ; ↔

Слайд 4

Рассмотрим пример эквивалентных преобразований

Пусть задана матраца

А =

3 3
3 2 2

2

Рассмотрим пример эквивалентных преобразований Пусть задана матраца А = 3 3 3
х 3

1) Умножим первую строку матрицы на два, то есть каждый элемент первой строки умножаем на двойку

А =

3 3
3 2 2


В =

1 2 3 2 3 2
3 2 2

6 6
3 2 2

=

В =

6 6
3 2 2

Получили матрицу

такую, что

А

В


ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 1

2 х 3

Слайд 5

2) Поменяем первую и вторую строки матрицы местами

Пусть задана матраца

В =

6

2) Поменяем первую и вторую строки матрицы местами Пусть задана матраца В
6
3 2 2

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 2

В =

6 6
3 2 2


С =

3 2 2
2 6 6

С =

Получили матрицу

такую, что

В

С


3 2 2
2 6 6

эквивалентные преобразования

2 х 3

Слайд 6

Пусть задана матраца

С =

3 2 2
2 6 6

3) От первой

Пусть задана матраца С = 3 2 2 2 6 6 3)
строки матрицы отнимем вторую строку, получаем эквивалентную матрицу D

2 х 3

С =

3 2 2
2 6 6



D =

3-2 2-6 2-6
2 6 6

D =

1 -4 -4
2 6 6

=

1 -4 -4
2 6 6

Получили матрицу

такую, что

C

D

2 х 3

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 3

2 х 3

эквивалентные преобразования

Слайд 7

Пусть задана матраца

D =

1 -4 -4
2 6 6

2 х 3

4)

Пусть задана матраца D = 1 -4 -4 2 6 6 2
Проведём транспонирование матрицы D, получаем эквивалентную матрицу F

D =

1 -4 -4
2 6 6

2 х 3


F =

1 2
-4 6
-4 6

3 х 2

Вывод: Матрицы А F ,
так как от одной из них перешли к другой при помощи эквивалентных преобразований над строками.


ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 4

эквивалентные преобразования

Слайд 9

Определение:

Ранг матрицы равен числу ненулевых строк матрицы, приведенной к треугольному виду.

Обозначают

Определение: Ранг матрицы равен числу ненулевых строк матрицы, приведенной к треугольному виду.
rang(A) или r(A)

Ответ: rang(A)=2

Слайд 11

Метод элементарных преобразований

Задание.

Найти ранг матрицы

0 4 10 1
4 8 18

Метод элементарных преобразований Задание. Найти ранг матрицы 0 4 10 1 4
4
18 40 17
1 7 17 3

А =

Решение.

Шаг 1. Из третий строчки вычтем вторую, умножив её на число два ( преобразование 3)

0 4 10 1
4 8 18 4
18 40 17
1 7 17 3

0 4 10 1
4 8 18 4
10-4 2 18-8 2 40-18 2 17-7 2
1 7 17 3

0 4 10 1
4 8 18 4
2 2 4 3
1 7 17 3



ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 3

Слайд 12

Шаг 2. От второй строки отнимаем четвертую, умноженную на число четыре (

Шаг 2. От второй строки отнимаем четвертую, умноженную на число четыре (
преобразование 3)

0 4 10 1
4 8 18 4
2 2 4 3
1 7 17 3

0 4 10 1
4-1 4 8-7 4 18-17 4 4-3 3
2 2 4 3
1 7 17 3

0 4 10 1
0 -20 -50 -5
2 2 4 3
1 7 17 3



ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 3

Шаг 3. От третий строки отнимаем четвертую, умноженную на число два ( преобразование 3)

0 4 10 1
0 -20 -50 -5
2 2 4 3
1 7 17 3

0 4 10 1
0 -20 -50 -5
2-1 2 2-7 2 4-17 2 3-3 2
1 7 17 3

0 4 10 1
0 -20 -50 -5
0 -12 -30 -3
1 7 17 3



Слайд 13

Шаг 4. К второй строки прибавим первую, умноженную на число пять (

Шаг 4. К второй строки прибавим первую, умноженную на число пять (
преобразование 3)


0 4 10 1
0 -20 -50 -5
0 -12 -30 -3
1 7 17 3

0 4 10 1
0-0 5 -20+4 5 -50+10 5 -5+1 5
0 -12 -30 -3
1 7 17 3

0 4 10 1
0 0 0 0
0 -12 -30 -3
1 7 17 3


Шаг 5. К третий строки прибавим первую, умноженную на число три ( преобразование 3)

0 4 10 1
0 0 0 0
0 -12 -30 -3
1 7 17 3

0 4 10 1
0 0 0 0
0+0 3 -12+ 4 3 -30+10 3 -3+1 3
1 7 17 3

0 4 10 1
0 0 0 0
0 0 0 0
1 7 17 3



ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 3

Слайд 14

Шаг 6. Меняем местами первую и вторую строчки.
Далее четвертую и первую строки

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

Шаг 6. Меняем местами первую и вторую строчки. Далее четвертую и первую
2

0 0 0 0
0 4 10 1
0 0 0 0
1 7 17 3

0 4 10 1
0 0 0 0
0 0 0 0
1 7 17 3

1 7 17 3
0 4 10 1
0 0 0 0
0 0 0 0



4 х 4

С помощью элементарных преобразований над строками матрицу А привели к ступенчатому виду

1 7 17 3
0 4 10 1
0 0 0 0
0 0 0 0

4 х 4

1 7 17 3
0 4 10 1

2 х 4

rang (A) = 2

Ответ:

rang (A) = 2