Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

V tejto publikácii sa budeme zaoberať definíciou hodnosti matice, ako aj metódami, ktorými ju možno nájsť. Budeme tiež analyzovať príklady, aby sme demonštrovali aplikáciu teórie v praxi.

obsah

Určenie hodnosti matice

Hodnosť matice je poradie jeho systému riadkov alebo stĺpcov. Každá matica má svoje poradie riadkov a stĺpcov, ktoré sú si navzájom rovné.

Poradie riadkového systému je maximálny počet lineárne nezávislých riadkov. Hodnosť stĺpcového systému sa určuje podobným spôsobom.

Poznámky:

  • Hodnosť nulovej matice (označená symbolom „θ“) akejkoľvek veľkosti je nula.
  • Poradie ľubovoľného nenulového riadkového vektora alebo stĺpcového vektora sa rovná jednej.
  • Ak matica akejkoľvek veľkosti obsahuje aspoň jeden prvok, ktorý sa nerovná nule, potom jej poradie nie je menšie ako jedna.
  • Hodnosť matice nie je väčšia ako jej minimálny rozmer.
  • Elementárne transformácie vykonané na matici nemenia jej poradie.

Nájdenie hodnosti matice

Metóda Fringing Minor

Hodnosť matice sa rovná maximálnemu rádu nenula.

Algoritmus je nasledovný: nájsť neplnoletých od najnižších rád po najvyššie. Ak drobný nporadie sa nerovná nule a všetky nasledujúce (n + 1) sa rovnajú 0, takže poradie matice je n.

Príklad

Aby to bolo jasnejšie, uveďme si praktický príklad a nájdime hodnosť matice A nižšie pomocou metódy ohraničenia maloletých.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Riešenie

Máme do činenia s maticou 4 × 4, preto jej poradie nemôže byť vyššie ako 4. V matici sú tiež nenulové prvky, čo znamená, že jej poradie nie je menšie ako jedna. Takže začnime:

1. Začnite kontrolovať maloletí druhého rádu. Na začiatok vezmeme dva riadky prvého a druhého stĺpca.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Minor sa rovná nule.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Preto prejdeme na ďalšiu menšiu (prvý stĺpec zostáva a namiesto druhého vezmeme tretí).

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Maloletý je 54≠0, takže poradie matice je aspoň dva.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Poznámka: Ak sa táto vedľajšia hodnota rovná nule, ďalej by sme skontrolovali nasledujúce kombinácie:

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

V prípade potreby môže enumerácia pokračovať rovnakým spôsobom s reťazcami:

  • 1 a 3;
  • 1 a 4;
  • 2 a 3;
  • 2 a 4;
  • 3 a 4.

Ak by sa všetci maloletí druhého poriadku rovnali nule, potom by sa poradie matice rovnalo jednej.

2. Takmer okamžite sa nám podarilo nájsť neplnoletú osobu, ktorá nám vyhovuje. Takže poďme ďalej maloletí tretieho rádu.

K nájdenému mollu druhého rádu, ktorý dal nenulový výsledok, pridáme jeden riadok a jeden zo stĺpcov zvýraznených zelenou farbou (začíname od druhého).

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Maloletý sa ukázal ako nula.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Preto zmeníme druhý stĺpec na štvrtý. A na druhý pokus sa nám podarí nájsť maloletého, ktorý sa nerovná nule, čo znamená, že poradie matice nemôže byť menšie ako 3.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Poznámka: ak by bol výsledok opäť nula, namiesto druhého riadku by sme posunuli štvrtý ďalej a pokračovali v hľadaní „dobrého“ moll.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

3. Teraz zostáva určiť maloletí štvrtého rádu na základe toho, čo sa zistilo skôr. V tomto prípade ide o ten, ktorý sa zhoduje s determinantom matice.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Minor sa rovná 144≠0. To znamená, že hodnosť matice A rovná sa 4.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Redukcia matice na stupňovitý tvar

Poradie krokovej matice sa rovná počtu jej nenulových riadkov. To znamená, že všetko, čo musíme urobiť, je uviesť maticu do vhodného tvaru, napríklad pomocou , ktoré, ako sme spomenuli vyššie, nezmenia jej poradie.

Príklad

Nájdite hodnosť matice B nižšie. Neberieme príliš zložitý príklad, pretože naším hlavným cieľom je jednoducho demonštrovať aplikáciu metódy v praxi.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Riešenie

1. Najprv odpočítajte zdvojené prvé od druhého riadku.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

2. Teraz odpočítajte prvý riadok od tretieho radu, vynásobte ho štyrmi.

Poradie matice: definícia, metódy zisťovania

Dostali sme tak stupňovitú maticu, v ktorej je počet nenulových riadkov rovný dvom, teda aj jej poradie je rovné 2.

Nechaj odpoveď