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2.5 矩阵分块法

矩阵的分块

对于行数和列数较高的矩阵 A,为简化运算,用若干条纵线和横线将矩阵 A 划分成多个小矩阵,每个小矩阵称为矩阵 A子块,以子块为元素的形式上的矩阵称为分块矩阵。

例如:

A=(a11a12a13a14a21a22a23a24a31a32a33a34)=(A11A12A21A22),A11=(a11a12a21a22),A12=(a13a14a23a24),A21=(a31a32),A22=(a33a34),

这里的 A11,A12,A21,A22 称为子块

分块矩阵的运算

前提条件:内外均合法。

分块矩阵的数乘

λA=(λa11λa12λa13λa14λa21λa22λa23λa24λa31λa32λa33λa34)=(λA11λA12λA21λA22)

没什么好说的。

分块矩阵的乘法

A=(A11A12A21A22)m×nB=(B11B12B21B22)n×tAB=(A11A12A21A22)(B11B12B21B22)=(A11B11+A12B21A11B12+A12B22A21B11+A22B21A21B12+A22B22)

要求其中每项矩阵乘积都合法。

TIP

题目基本上会分好块,或者给出的矩阵很好分块。

例 1

A=(1000010012101101),B=(1010120110411120),求 AB

对两个矩阵进行分块。不妨设

A=(1000010012101101)=(EOAE)B=(1010120110411120)=(B11EB21B22)

则有

AB=(EOAE)(B11EB21B22)=(EB11+OB21E2+OB22AB11+EB21AE+EB22)=(B11EAB11+B21A+B22)AB11+B21=(1211)(1012)+(1011)=(120+4110+2)+(1011)=(2411)A+B22=(1211)+(4120)=(3331)AB=(1010120124331131)

分块矩阵的逆矩阵

  1. 主对角型:(ABC)1=(A1B1C1)
  2. 副对角型:(ABC)1=(C1B1A1)

简记为主不变,副对调

例 2

A=(500031021),求 |A|,A1,A

对矩阵分块,有 A=(500031021)。设 B=(3121)

|A|=5×(32)=5该知识点在 1.6 矩阵分块行列式

B1=1|B|B=132(1123)=(1123)A1=(1500011023)A=|A|A1=5(10005501015)