线代第二章矩阵第八节逆矩阵、解矩阵方程

一、逆矩阵

逆矩阵是针对方阵定义的核心概念。

1. 定义

对于 n 阶方阵 A,若存在一个 n 阶方阵 B,满足

其中 E 是 n 阶单位矩阵,则称 A 可逆 (或非奇异矩阵),并称 B 是 A 的逆矩阵,记作

:可逆矩阵的逆矩阵是唯一的。

2. 可逆的充要条件

n 阶方阵 A 可逆 ⟺ (行列式不为 0) ⟺ r(A)=n(满秩)。

3. 逆矩阵的计算方法
方法 1:伴随矩阵法(理论核心,适合低阶方阵)

由伴随矩阵的核心恒等式 ,推导得逆矩阵公式:

二、解矩阵方程

矩阵方程的基本形式为 AX=B、XA=B、AXB=C,核心解法是利用逆矩阵的消去性,前提是对应矩阵可逆。

1. 基本形式及解法
方程形式 可逆条件 求解公式 核心思路
AX=B A 可逆 X=B 两边左乘 AX=B⟹EX=B
XA=B A 可逆 X=B 两边右乘 :XA=B⟹XE=B
AXB=C A,B 均可逆 X=C 左乘 、右乘 AXB=C

关键注意 :矩阵乘法不满足交换律,左乘和右乘不能混淆

2. 求解步骤(以 AX=B 为例)
  1. 判断 A 是否可逆:计算 ∣A∣,若 ∣A∣0,则可逆;
  2. 计算 (伴随矩阵法或初等行变换法);
  3. 计算乘积 B,得到 X。
3. 初等行变换法直接求解 AX=B(更高效)

无需单独计算 ,直接构造增广矩阵 A∣B,对其进行初等行变换 ,当左边 A 化为 E 时,右边 B 同步化为 B,即A∣B初等行变换​E∣![A^{-1}](https://latex.csdn.net/eq)B=E∣X

4. 特殊情况:A 不可逆时

若 A 不可逆(∣A∣=0),则不能用逆矩阵法,需将矩阵方程转化为线性方程组,通过高斯消元法判断是否有解、求解通解。

内容来源-B站宋浩老师

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