线性代数中,矩阵运算常用公式是构建数学模型和解决实际问题的基础。以下列出了一些关键的矩阵运算公式,供学习和应用时参考。
1. 矩阵的转置(Transpose)公式为:若矩阵为 A,则 A^T 表示 A 的转置。
2. 矩阵的逆(Inverse)公式为:若矩阵 A 可逆,则 A 的逆矩阵 A^-1 满足 AA^-1 = A^-1A = I,其中 I 为单位矩阵。
3. 矩阵的行列式(Determinant)公式为:一个 n 阶方阵 A 的行列式记为 |A|。对于 2 阶方阵 A = [a b; c d],其行列式为 ad - bc。对于 n 阶方阵,行列式计算较为复杂,通常使用递归方法或行列式的展开公式。
若正交矩阵 A 满足 A^T = A^-1,则其行列式 |A| 必定为 ±1。
4. 矩阵的迹(Trace)定义为矩阵主对角线元素之和,即对于一个 n 阶方阵 A,其迹 Tr(A) = a11 + a22 + ... + ann。
矩阵的迹还有以下性质:矩阵的迹等于其特征值之和;矩阵乘法的顺序不改变乘积的迹,即 Tr(AB) = Tr(BA);矩阵和的迹等于迹的和,即 Tr(A+B) = Tr(A) + Tr(B)。
矩阵乘法的元素计算公式为:对于两个矩阵 A 和 B,其乘积 C 的第 i 行第 j 列元素 c_ij = a_i1*b_1j + a_i2*b_2j + ... + a_in*b_nj,其中 a_ij 为 A 的第 i 行第 j 列元素,b_ij 为 B 的第 i 行第 j 列元素。
若矩阵 B 为 n 维列向量,则 A * B 的结果为 A 的第 n 列。
这些公式是线性代数中的基本工具,理解并熟练应用它们对深入学习数学和解决实际问题至关重要。