Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Gia_pochti_vse.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

I. Метод окаймляющих миноров.

Пусть в матрице А найден минор М k-го порядка, отличный от нуля. Рассмотрим лишь те миноры (k + 1)-го порядка, которые содержат в себе (окаймляют) минор М: если все они равны нулю, то ранг матрицы равен k. В противном случае среди окаймляющих миноров найдётся ненулевой минор (k + 1)-го порядка, и вся процедура повторится.

Пример 1. Найти ранг матрицы

Фиксируем минор 2-го порядка, отличный от нуля:    

Минор 3-го порядка      ,  

     окаймляющий минор M3 также отличен от нуля. Однако оба минора 4-го порядка, окаймляющие M3, равны нулю:

,

Поэтому ранг А равен 3:  rangA = 3.

З а м е ч а н и е . Нахождение ранга матриц методом окаймляющих миноров требует вычисления определителей. Поэтому этим методом удобней пользоваться для вычисления ранга матриц небольшого размера. Для вычисления ранга матрицы, у которой число строк и столбцов больше трёх, рациональней использовать метод элементарных преобразований.

II. Метод элементарных преобразований

Элементарными преобразованиями матрицы называют следующие:

1. Перестановка строк (столбцов).

2. Умножение строки (столбца) на число, отличное от нуля.

3. Прибавление к элементам строки (столбца) соответствующих элементов другой строки (столбца), предварительно умноженных на некоторое число.

4. Вычёркивание строки (столбца), все элементы которой равны нулю.

З а м е ч а н и е . 1) Элементарные преобразования не меняют ранга матрицы; 2) матрицы, полученные одна из другой путём элементарных преобразований, называются эквивалентными (обозначаются A ~ В).

Чтобы вычислить ранг матрицы А, путём элементарных преобразований сводим её к ступенчатому виду (в частности к треугольному), выделяя наибольший минор, отличный от нуля.

A~

rangA = rangB= k

52 Жорданова нормальная форма

Жорданова матрица (нормальная жорданова форма) — одно из фундаментальных понятий линейной алгебры, имеющее большое число приложений в различных разделах математики и физики.

Жордановой матрицей называется квадратная блочно-диагональная матрица над полем  , с блоками вида

при этом каждый блок   называется жордановой клеткой с собственным значением   (собственные значения в различных блоках, вообще говоря, могут совпадать).

Для произвольной квадратной матрицы   над алгебраически замкнутым полем   (например, полем комплексных чисел  ) всегда существует квадратная невырожденная (т.е. обратимая, с отличным от нуля определителем) матрица   над  , такая, что

является жордановой матрицей. При этом матрица   называется жордановой формой (или жордановой нормальной формой) данной матрицы  . В этом случае также говорят, что жорданова матрица   в поле   подобна (или сопряжена) данной матрице  . И наоборот, в силу эквивалентного соотношения

матрица   подобна в поле   матрице  . Нетрудно показать, что введённое таким образом отношения подобия является отношением эквивалентности и разбивает множество всех квадратных матриц заданного порядка над данным полем на непересекающиеся классы эквивалентности.

Жорданова форма матрицы определена не однозначно, а с точностью до порядка жордановых клеток. Точнее, две жордановы матрицы подобны над   в том и только в том случае, когда они составлены из одних и тех же жордановых клеток и отличаются друг от друга лишь расположением этих клеток на главной диагонали.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]