若A是m n矩陣,B是n s矩陣,AB O,則r A r B n。從幾何直觀上如何理解?

時間 2021-05-07 06:37:15

1樓:天下無難課

本問的情況與齊次方程解空間的秩有類似處。

對於n階矩陣A,若A不滿秩,則Ax=0除零解外,還有無窮多非零解,這些解構成乙個解空間,這個解空間的秩q與A的秩r之間有r+q≤n的關係。

從解空間裡面選一組解向量構成乙個同階矩陣X,則AX=0。根據矩陣秩與解空間秩的關係,就有r(A)+r(X)≤n了。再設X=B,就得到r(A)+r(B)≤n的表示式了。

啥時候等於,啥時候<呢?假設q≥2,這時對X中向量的選擇會導致X在秩上的差異。以q=2為例,如果你選共線的解向量來構造X,這就是乙個秩為1的矩陣,設為X,就有r(A)+r(X)<n的情況;若選的解向量不共線,能夠構成解空間的乙個極大組,這時的X就是乙個秩為2的矩陣X,就r(A)+r(X)=n了。

兩項合併,通式為:r(A)+r(X)≤n。

這個情況對q≥2時都成立,但在q=1時,則只有r+q=n這一種結果。

本問的矩陣是異型的,與上述解空間之間的異同如何?還沒想清楚。

續:對於A為m*n矩陣和B為n*s矩陣這種非同階方陣相乘的一般性情況,若A瘦高,m>n,A的秩≤n,若A矮胖,m<n,A的秩≤m<n;對於B,矮胖,則rB≤s<n,瘦高則rB≤n<s。如此,1≤rA≤n-1,1≤rB≤n-1,這個範圍限制使得非方陣AB=0下的rA和rB的關係處在n階方陣AB=0的條件下rA和rB關係的範圍裡。

2樓:Alepha E

幾何直觀不太好描述,我乾脆給你乙個幾何直觀的「描述」。

因為「線性」所帶來的好處就是:把空間上的座標用「幾條」域 的線來有序組合的表示。

那麼基於這一點,乾脆對線性對映的分析轉化為對「線頭」的分析。

(注意:這裡只是用個比較直觀的方法來描述,細節的東西有所取捨)

假如給你乙個仿射空間,以及上面的乙個點,比方說

那麼 ,就可以用三個線頭來代替:

上面的點就是

然後,為了表示矩陣

可以用圖

來表示(畢竟線性運算元可以把空間中任意一點通過齊次化來拉到單位元上,然後根據有限維空間,找到對應無關的向量進行表示即可。)

於是乎,忽略一定的細節。這道題,就有了

依題意,對映 ,從而

同樣,就有 ,根據線性運算元的特性,顯然有 ,

於是,合併起來

從題外角度來看,

可以看做是這樣乙個過程:

倘若是 能把 給打滿了,那麼程上面這個過程是在 處Ext(正合)

如果 單, 滿,那麼就是短正合,於是上面的序列在

情形下也可成立。(ps,(Short)ExtSeq表示「(短)正合序列」的這個抽象類,上面意思是,左邊的序列滿足短正合序列的特點)

舉幾個簡單例子:

( )有時候常見這個例子

此時,肯定有 ,

but,,正合的條件我忘了。。。就這些了。。。

不過,發現沒,

所以,回想這個問題,你能想到什麼?

3樓:zhzhwz

@段翔 的答案說得很清楚了。這裡提供一種從線性變換的角度證明這個結論的方法,基本思路和他的說法是一樣的。

設 , 分別是 , 的線性變換,它們對應的矩陣分別為 和 。 說明 。即: 。這說明 ,則 。而 ,代入上式得 ,整理得 。由於 , ,就有 。

4樓:草帽是帽子

按線性代數去描述.Ax=0的解空間的維度等於n-R(A),B中每一列都是Ax=0的乙個解,所以B的列極大無關組大小(等於秩)不超過n-R(A),所以R(A)+R(B)≤n.

不知道你所謂的幾何直觀是指什麼。

人可以直觀的想象出來的幾何空間最大只有三維。

將A按行分塊,每一行是乙個n維行向量。

B按列分塊,每一列都是乙個n維列向量。

由條件,A中行向量與B中列向量垂直。

所謂秩,直接定義是極大無關組的大小,也等於行或列構成的線性空間的維度。

A行向量構成的線性空間的正交補空間維度為n-R(A),顯然B的每個列向量屬於這個補空間,線性空間的子空間維度不大於其本身的維度。所以有同樣的結果。

以三維為例,假設A行矢在同乙個麵內,即A對應的線性空間是二維,如果B的要與其垂直,只能在這個面的法線上,或者直接是0向量。

其實這個公式是sylvester公式的特例,R(AB)+n≧R(A)+R(B)

5樓:

不用凡事都找幾何直觀,像這類問題你理解不到位的話,說明你對線性方程組和矩陣的關聯這一部分學的並不透徹,還要努力!

AB=0表明B的每個列向量都落在AX=0的解空間裡,所以B的列秩不超過上面方程組解空間的維數=n-A的秩。

希望題主早日精通線代,加油!

6樓:段翔

B把s維空間壓縮為r(B)維空間;A需要把這r(B)個維數壓縮掉,而不必把剩下的不在B的像中的維數壓縮掉,故r(A)至多為n-r(B)

矩陣A BC,若 A, B可逆, C可逆嗎?

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設矩陣A和B為n n矩陣,由AB 0,能推出哪些結論?

天下無難課 跟 不會游泳的魚丸 增加一點俗話說。首先要明白AB C從向量組合的角度看是一件啥事情。AB C,就是用A裡的向量 a,a,a 為基,以B裡的向量 b,b,b 為係數,做了n次組合,第一次得到向量c,第二次得到向量c,第n次得到c。再把這n個向量框到一起,形成向量組C。要注意,在這個AB ...

怎麼證明若A是乙個可逆矩陣,若矩陣H滿足 H A 1 1,則A H可逆。

王箏 鑑於另乙個答案的問題,我先明確一些定義。本來這些定義都是眾所周知的。假設 是線性空間,我們稱 是 上的乙個範數,如果滿足 正定 範數大於等於零,等於零當且僅當零元素 齊次 乘常數的話範數也乘該常數的模 三角不等式 額外地,如果我們假設 是個代數 有乘法結構,有單位 那麼我們稱這個範數是sub ...