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为什么矩阵的行列式等于1,其秩为n

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矩阵的秩的定义是:若存在K阶子式不为0,对于任意K+1阶子式皆为0,则称K为矩阵的秩。

向量组的秩定义为向量组中极大线性无关组所含向量的数目。接下来介绍三个定理:1,矩阵A的行列式不为0的条件是A的行或列向量线性无关;2,线性无关的向量组,即使添加向量后,仍保持线性无关;3,r个n维列向量组若线性无关,那么这些列向量组构成的矩阵至少存在一个r阶子式不为0。

简略证明过程开始。我将证明“矩阵的秩等于其列向量组的秩”。假设某n阶矩阵的秩为r,其列向量组的秩为s。我们的目标是证明r等于s。

从一方面来说,矩阵的秩为r,意味着存在K阶子式不为0(矩阵秩的定义),且该K阶子式的列向量线性无关(定理1)。因此,该K阶子式所在的矩阵列向量必线性无关(定理2),由此,根据向量组的秩定义,可得r小于或等于s。

另一方面,列向量组的秩为s,根据定理3,必存在一个s阶子式不为0。因此,根据矩阵的秩定义,s小于或等于r。

综合上述两个方面,联立可得r等于s,从而证明了矩阵的秩等于其列向量组的秩。