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線性代數矩陣秩常用等式和不等式

生活 更新时间:2024-11-23 15:59:27

設A為m×n階矩陣,B為n×s階矩陣。

證明西爾維斯特不等式:

R(AB)≥R(A) R(B)-n

遇到這種比較多個矩陣秩的問題,最常用的方法就是利用分塊矩陣的初等變換。

因為R(AB)≥R(A) R(B)-n,所以

R(AB) n≥R(A) R(B)

R(AB) n為矩陣AB與單位矩陣E組成的分塊矩陣H的秩。

線性代數矩陣秩常用等式和不等式(高等代數矩陣的秩)1

矩陣H

R(A) R(B)為矩陣A與矩陣B組成的分塊矩陣T的秩。

線性代數矩陣秩常用等式和不等式(高等代數矩陣的秩)2

矩陣T

根據題意我們可以知道矩陣H的秩要大于等于矩陣H的秩。

我們對矩陣H進行初等變換

讓矩陣H的第二行乘以矩陣A加到第一行

線性代數矩陣秩常用等式和不等式(高等代數矩陣的秩)3

讓矩陣的第二列右乘以矩陣(-B)加到第二列

線性代數矩陣秩常用等式和不等式(高等代數矩陣的秩)4

讓矩陣的第一列乘以(-1)

線性代數矩陣秩常用等式和不等式(高等代數矩陣的秩)5

由于矩陣的初等變換不改變矩陣的秩,

所以,矩陣H的秩等于矩陣H’的秩。

從而,R(H)=R(H’)

= R(A) R(E)

=R(A) n

=R(AB) n

由于矩陣T的秩為R(A) R(B)

所以,R(T)≤R(A) n

進而,R(T)≤R(H)

所以,R(A) R(B)≤R(AB) n

即,R(AB)≥R(A) R(B)-n

,

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