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如何把一个矩阵表示成初等矩阵的乘积

如何把一个矩阵表示成初等矩阵的乘积

要将一个矩阵表示成初等矩阵的乘积,你可以按照以下步骤进行:

1. 行初等变换 :

对给定的矩阵进行一系列行初等变换,目标是将其变换为单位矩阵。

每一次行初等变换都可以表示为左乘一个相应的初等矩阵。

2. 记录初等矩阵 :

在进行行变换的过程中,记录下每一次所使用的初等矩阵。

3. 求逆矩阵 :

对于每一个初等矩阵 \\( P_i \\),其逆矩阵 \\( P_i^{-1} \\) 也是初等矩阵。

将这些初等矩阵的逆矩阵记录下来。

4. 表示为乘积 :

初等矩阵的乘积形式为 \\( P_k^{-1} \\cdot P_{k-1}^{-1} \\cdot \\ldots \\cdot P_1^{-1} \\cdot A \\)。

由于初等矩阵的乘积和单位矩阵的乘积是原矩阵,即 \\( P_k^{-1} \\cdot P_{k-1}^{-1} \\cdot \\ldots \\cdot P_1^{-1} \\cdot A = A \\)。

5. 逆变换 :

如果需要,可以通过计算这些初等矩阵的逆矩阵来得到原矩阵 \\( A \\) 的表示。

举个例子,假设有一个矩阵 \\( A \\):

```A = \\begin{pmatrix}1 & 1 \\\\1 & 2\\end{pmatrix}```

我们可以通过以下步骤将其表示为初等矩阵的乘积:

1. 对矩阵 \\( A \\) 进行行变换,使其变成单位矩阵 \\( I \\):

第一步:将第一行乘以 \\( -1 \\) 加到第二行,得到

```\\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\-1 & 1\\end{pmatrix}A = \\begin{pmatrix}1 & 1 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}```

第二步:将第二行乘以 \\( -1 \\) 加到第一行,得到单位矩阵

```I = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}```

2. 记录下对应的初等矩阵及其逆矩阵:

初等矩阵:

```P_1 = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\-1 & 1\\end{pmatrix}P_2 = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}```

初等矩阵的逆矩阵:

```P_1^{-1} = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\1 & 1\\end{pmatrix}P_2^{-1} = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}```

3. 表示为初等矩阵的乘积形式:

```A = P_2^{-1} \\cdot P_1^{-1} \\cdot I = \\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}\\cdot\\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\1 & 1\\end{pmatrix}\\cdot\\begin{pmatrix}1 & 0 \\\\0 & 1\\end{pmatrix}= \\begin{pmatrix}1 & 1 \\\\1 & 2\\end{pmatrix}```

这样,我们就将矩阵 \\( A \\) 表示成了初等矩阵的乘积形式

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