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adj

(線性代數術語)

鎖定
adj是一個線性代數術語。在矩陣理論中,adj表示一個矩陣的伴隨矩陣;在線性代數中,一個方形矩陣的伴隨矩陣是一個類似於逆矩陣的概念。如果矩陣可逆,那麼它的逆矩陣和它的伴隨矩陣之間只差一個係數。然而,伴隨矩陣對不可逆的矩陣也有定義,並且不需要用到除法
中文名
adj表達式
外文名
adj
別    名
拉普拉斯公式的推論
表達式
adj(A)=C^T

adj定義

參見:子式和餘子式、餘因子矩陣及轉置矩陣
R是一個交換環A是一個以R中元素為係數的 n×n矩陣A的伴隨矩陣可按如下步驟定義:
  • 定義:A關於第i 行第j 列的餘子式(記作Mij)是去掉A的第i行第j列之後得到的(n − 1)×(n − 1)矩陣的行列式
  • 定義:A關於第i 行第j 列的代數餘子式是:
代數餘子式 代數餘子式
  • 定義:A餘子矩陣是一個n×n的矩陣C,使得其第i 行第j 列的元素是A關於第i 行第j 列的代數餘子式
引入以上的概念後,可以定義:矩陣A伴隨矩陣A的餘子矩陣的轉置矩陣
轉置矩陣 轉置矩陣
也就是説, A伴隨矩陣是一個n×n的矩陣(記作adj(A)),使得其第i 行第j 列的元素是A關於第j 行第i 列的代數餘子式
代數餘子式-2 代數餘子式-2

adj例子

adj2x2矩陣

一個2x2矩陣
1 1
的伴隨矩陣是
2 2

adj3x3矩陣

對於3x3的矩陣,情況稍微複雜一點:
3 3
其伴隨矩陣是:
4 4
其中
5 5
要注意伴隨矩陣是餘子矩陣的轉置,第3行第2列的係數應該是A關於第2行第3列的代數餘子式。

adj具體情況

對於數值矩陣,例如求矩陣
6 6
的伴隨矩陣adj(A),只需將數值代入上節得到的表達式中。
8 8
其中Mij為刪掉矩陣A的第 i 橫列與第 j 縱行後得到的行列式,Cji為矩陣A的餘因子。
例如adj(A)第3列第2行的元素為
10 10
依照其順序一一計算,便可得到計算後的結果是:
11 11

adj應用

作為拉普拉斯公式的推論,關於n×n 矩陣A行列式,有:
12 12
(*)
其中In階的單位矩陣。事實上,A adj(A)的第i行第i列的係數是
13 13
。根據拉普拉斯公式,等於A的行列式。
如果ij,那麼A adj(A)的第i行第j列的係數是
14 14
。拉普拉斯公式説明這個和等於0(實際上相當於把A的第j行元素換成第i行元素後求行列式。由於有兩行相同,行列式為0)。
由這個公式可以推出一個重要結論:交換環R上的矩陣A可逆當且僅當其行列式在環R中可逆。
這是因為如果A可逆,那麼
15 15
如果det(A)是環中的可逆元那麼公式(*)表明
16 16

adj性質

對n×n的矩陣AB,有:
1.adj()=
2.adj(AB)=adj(B)adj(A)
3.adj(AT)=adj(A)T
4.det(adj(A))=det(A)n-1
5.
17 17
6.當n>2時,
18 18
7.如果A可逆,那麼
19 19
8.如果A對稱矩陣,那麼其伴隨矩陣也是對稱矩陣;如果A反對稱矩陣,那麼當n為偶數時,A的伴隨矩陣也是反對稱矩陣,n為奇數時則是對稱矩陣。
9.如果A是(半)正定矩陣,那麼其伴隨矩陣也是(半)正定矩陣。
10.如果矩陣AB相似,那麼adj(A)和adj(B)也相似。
11.如果n>2,那麼非零矩陣A正交矩陣當且僅當adj(A)=±AΤ

adj伴隨矩陣的秩

當矩陣A可逆時,它的伴隨矩陣也可逆,因此兩者的秩一樣,都是n。當矩陣A不可逆時,A的伴隨矩陣的秩通常並不與A相同。當A的秩為n-1時,其伴隨矩陣的秩為1,當A的秩小於n-1時,其伴隨矩陣為零矩陣。

adj伴隨矩陣的特徵值

設矩陣A在復域中的特徵值為 λ12...λn(即為特徵多項式n個根),則A的伴隨矩陣的特徵值為
λ2λ3...λn,λ1λ3...λn,...,λ1λ2...λn-1

adj伴隨矩陣和特徵多項式

p(t) = det(AtI)為A特徵多項式,定義
20 20
,那麼:
21 21
其中是p(t)的各項係數:
22 22
伴隨矩陣也在行列式導數形式中。

adj參見