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初等變換

鎖定
初等變換(elementary transformation)是三種基本的變換,出現在《高等代數》中。初等變換包括:線性方程組的初等變換、行列式的初等變換和矩陣的初等變換 [1]  ,這三者在本質上是一樣的。
中文名
初等變換
外文名
Elementary transformation
歸屬學科
高等代數
適用於
線性方程組;矩陣;行列式
包    括
三種基本的變換
應    用
十分廣泛

初等變換初等變換

初等變換線性方程組

所謂一般線性方程組,是指形式為:
的方程組,其中,
代表n個未知數,s 是方程的個數,
稱為方程組的係數,
稱為常數項。 [1] 

初等變換初等變換

一般採用消元法來解線性方程組,而消元法實際上是反覆對方程進行變換,而所做的變換也只是以下三種基本的變換所構成:
(1)用一非零的數乘以某一方程
(2)把一個方程的倍數加到另一個方程
(3)互換兩個方程的位置
於是,將變換(1)、(2)、(3)稱為線性方程組的初等變換。 [1] 

初等變換矩陣初等變換

矩陣的初等變換又分為矩陣的初等行變換和矩陣的初等列變換。矩陣的初等行變換和初等列變換統稱為初等變換。另外:分塊矩陣也可以定義初等變換。
定義:如果B可以由A經過一系列初等變換得到,則稱矩陣A與B稱為等價 [1] 

初等變換初等行變換

定義:所謂數域P上矩陣的初等行變換是指下列3種變換:
1)以P中一個非零的數乘矩陣的某一行
2)把矩陣的某一行的c倍加到另一行,這裏c是P中的任意一個數
3)互換矩陣中兩行的位置
一般來説,一個矩陣經過初等行變換後就變成了另一個矩陣,當矩陣A經過初等行變換變成矩陣B時,一般寫作
可以證明:任意一個矩陣經過一系列初等行變換總能變成階梯型矩陣 [1] 

初等變換初等列變換

同樣地,定義初等列變換,即:
1)以P中一個非零的數乘矩陣的某一列
2)把矩陣的某一列的c倍加到另一列,這裏c是P中的任意一個數
3)互換矩陣中兩列的位置 [1] 

初等變換初等矩陣

定義:由單位矩陣E經過一次初等變換得到的矩陣稱為初等矩陣 [2] 
引理:對一個
矩陣A作一初等行變換,就相當於在A的左邊乘上相應的
的初等矩陣;對A作一初等列變換,就相當於在A的右邊乘上相應的
的初等矩陣。 [1] 

初等變換行列式初等變換

初等變換相關性質

性質1:行列互換(即轉置),行列式不變。
性質2:一數乘行列式的一行就相當於這個數乘此行列式
性質3:如果行列式中有兩行相同,那麼行列式為0,所謂兩行相同,即兩行對應的元素都相等
性質4:如果行列式中,兩行成比例,那麼該行列式為0
性質5:把一行的倍數加到另一行,行列式不變
性質6:對換行列式中兩行的位置,行列式反號 [1] 

初等變換初等變換

以下為行列式的初等變換:
1)換行變換:交換兩行(列)。
2)倍法變換:將行列式的某一行(列)的所有元素同乘以數k。
3)消法變換:把行列式的某一行(列)的所有元素乘以一個數k並加到另一行(列)的對應元素上。
基於行列式的基本性質,對行列式作初等變換,有如下特徵:
換法變換的行列式要變號;倍法變換的行列式要變k倍;消法變換的行列式不變。求解行列式的值時可以同時使用初等行變換和初等列變換。 [1] 
參考資料
  • 1.    北京大學數學系.高等代數(第三版).北京:高等教育出版社,2003年
  • 2.    《數學辭海》編輯委員會.數學辭海·第一卷.北京:中國科學技術出版社,2002:第431頁