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  • 1 # 井顥的美味手賬

    根據以下步驟操作,把一個3階方陣,寫成若干初等矩陣的乘積:

    1、給定三階方陣A:A={{a,b,c},{d,e,f},{p,q,r}},如圖所示。

    2、開始一步一步的進行行約簡:先把第一行的第一個數字變成1,也就是用初等矩陣u來左乘A:u = {{1/a, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}};如圖所示。

    3、讓第二行第一個數字變成0:把第三行乘以-d/p,加到第二行上;這個過程對應的初等矩陣是v=I+(-d/p)*e_(2,3)= {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}} + {{0, 0, 0}, {0, 0, -d/p}, {0, 0, 0}};如圖所示。

    4、再把第一行乘以-p,加到第三行上;對應的初等矩陣是:w=I+(-p)*e_(3,1)= {{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}} + {{0, 0, 0}, {0, 0, 0}, {-p, 0, 0}};再把第三行第二個元素變成0:第二行乘以-(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)),加到第三行上;對應的初等矩陣是——x=I+(-(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)))*e_(3,2)={{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, 1}}+ {{0, 0, 0}, {0, 0, 0}, {0, -(p (-b p + a q))/(a (e p - d q)), 0}};注意看,此時的x.(w.(v.(u.A)))是上三角矩陣。

    5、把第三行的第三個元素變成1:也就是左乘矩陣初等矩陣y——y={{1, 0, 0}, {0, 1, 0}, {0, 0, (a (e p - d q))/(p (-c e p + b f p + c d q - a f q - b d r + a e r))}}。把第二行第三個元素變成0:第三行乘以(-f+(d r)/p),加到第二行上就可以了。再把第二行的第二個元素變1:左乘m,m = {{1, 0, 0}, {0, -(p/(-e p + d q)), 0}, {0, 0, 1}};把第一行第二個元素變成0,就是用第二行乘以(-b/a),加到第一行;把第一行第三個元素變成0,就是用第三行乘以(-c/a),加到第一行。最後得到的o.(n.(m.(z.(y.(x.(w.(v.(u.A))))))))就是單位矩陣。

    6、這樣,o.(n.(m.(z.(y.(x.(w.(v.u)))))))就是A的逆矩陣。反過來,假設u的逆矩陣是u",那麼u"也是初等矩陣,所以,A可以寫成:u".v".w".x".y".z".m".n".o"而初等矩陣的逆矩陣是很容易求出的。

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