矩陣的秩證明矩陣的轉置乘矩陣的秩矩陣的秩。那麼矩陣乘矩陣的轉置的秩是什麼?求證明

2021-03-05 09:22:06 字數 1778 閱讀 4052

1樓:匿名使用者

原題應為

m*n矩陣的秩為1的充要條件是有m個不全為零的a(1),..,a(m)和n個b(1),...,b(n),使得對任意為i=1,2,..

,m,j=1,2,...,n有a(ij)=a(i)*b(j).

證明 充分性,對任意確定的i,j,由

a(ik)=a(i)*b(k),a(jk)=a(j)*b(k),k=1,2,...,n

a(j)*a(ik)=a(i)*a(j)*b(k)=a(i)*a(jk),k=1,2,...,n

矩陣的第i行與第j行線性相關,由i,j的任意性,矩陣的任意兩行**性相關,故矩陣的秩小於2,由a(1),..,a(m)和n個b(1),...,b(n)不全為零,矩陣至少有1行不全為零,故矩陣的秩為1.

必要性 矩陣的秩為1,至少矩陣有一行不全為零,設b(1),..,b(n)是矩陣不全為零的行,由矩陣的秩為1,故矩陣的任意行(包括該行)均能被該行線性表出,設矩陣的第i行(i=1,2,...,m)等於該行的a(i)倍,則矩陣的第i行的元素為a(i)*b(1),..

,a(i)*b(n),此時存在m個不全為零的a(1),..,a(m)和n個b(1),...,b(n),有a(ij)=a(i)*b(j).

2樓:匿名使用者

充分性:

若已知兩個向量a,b。其中a=[a(1),。。。a(m)],b=[b(1),。。b(n)],則:a的轉置×b 就是乙個m*n矩陣,記為c,而且滿足c(ij)=a(m)b(n)

根據公式:

r(a的轉置)+r(b)-1<=r(c)<=min所以1<=r(c)<=1。於是只能r(c)=1。

必要性:

就是矩陣的「滿秩分解定理」。這是《矩陣論》的內容,《線性代數》中可能不介紹。我簡單說一下:

c是m×n矩陣,r(c)=1,則c一定分解成a*b,其中a是m*1矩陣,b是1*n矩陣。

證明:c一定能通過初等行列變換變成如下矩陣

1 0 0 ...0 0

0 0 0 ...0 0

0 0 0 ...0 0

...0 0 0 ...0 0

就是左上角有乙個1,其餘部分都是0的m*n矩陣,記這個矩陣為t。

則c=ptq,其中p是m*m的可逆陣,q是n*n的可逆陣。

現在將t分解,t=u*v=

1 *0 0

...0 1 0 0 ...0 0

u是m*1階矩陣,其中最上面是乙個1,其餘為0v是1*n階矩陣,其中最左邊是乙個1,其餘為0這樣正好t=u*v

所以c=puvq=(pu)*(vq)=a*b這樣就證明了充分性。

3樓:匿名使用者

是a(ij)=a(i)b(j)吧?

(矩陣的轉置乘矩陣)的秩=矩陣的秩。那麼矩陣乘(矩陣的轉置)的秩是什麼?求證明

4樓:關鍵他是我孫子

矩陣乘矩陣的轉置的秩=矩陣的秩。證明如下:

設 a是 m×n 的矩陣

可以通過證明 ax=0 和a'ax=0 兩個n元齊次方程同解證得 r(a'a)=r(a)

1、ax=0 是 a'ax=0 的解。

2、a'ax=0 → x'a'ax=0 → (ax)' ax=0 →ax=0,故兩個方程是同解的。

同理可得 r(aa')=r(a')

另外 有 r(a)=r(a')

所以綜上 r(a)=r(a')=r(aa')=r(a'a)

5樓:匿名使用者

這兩個矩陣的秩都等於原矩陣的秩,證明見下圖,要用到齊次線性方程組解的知識。

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