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2.1 线性方程组和矩阵

从 1.7 的线性方程组继续出发。我们将其一般化,研究未知数数量和方程数量不一致的情况。设有 个未知数 个方程的线性方程组:

对于线性方程组,我们关注三个问题:

  1. 是否有解?
  2. 如果有解,解是否唯一?
  3. 如果有解,如何求出其所有的解?

行列式的行数和列数必须相等,不够一般。我们由此引入矩阵的概念。

矩阵的定义

定义由 个数 排成的 列的数表称为 列矩阵,简称 矩阵。记作:

个元素称为矩阵 元素,简称。数 位于矩阵的第 行第 列,称为矩阵 元。以数 元的矩阵可记为

矩阵 也记作

两个矩阵行数相等、列数也相等,称二者为同型矩阵。如两个同型矩阵的对应元素均相等,则称这两个矩阵相等。记作

几个特殊矩阵

元素都是零的矩阵称为零矩阵,记作 。注意不同型的零矩阵是不同的。

行数和列数都为 的矩阵称为 阶矩阵或者 阶方阵,也记作

如果一个方阵中的所有元素关于主对角线对称,即 ,该矩阵称为对称矩阵:

如果一个方阵中主对角线上一侧的元素都为零,该矩阵称为三角矩阵:

如果一个方阵中只有主对角线上的元素非零,称为对角矩阵,用 表示:

对角矩阵也记作

时,我们称之为纯量矩阵

时,我们称之为单位矩阵,用 表示:

只有一行的矩阵 称为行矩阵,也称行向量,也记作

只有一列的矩阵称为列矩阵,也称列向量