設矩陣A和B為n n矩陣,由AB 0,能推出哪些結論?

時間 2021-06-08 15:35:35

1樓: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=0裡,0不是乙個數,0是指零矩陣,是[0]的意思,C是由n個零向量組成的。

現在題主問,在C為0時,A,B會是啥情況。

1.或A為零,或B為零,或A,B都為零。

這個推論很無聊的,都是零或有乙個是零,乘積就是零,這有啥好說的?確實真沒啥好說的,但它也是一種可能性不是?咱們提推論,就不能把這可能性漏了,對吧?你敢說沒這可能?

其實還真是有A或B不得不為零的情況。比如A不為零,且滿秩,以上矩陣乘法其實就變成n個齊次方程組,把C=AB拆開,得到:

c=Ab=0

c=Ab=0

c=Ab=0

其中c和b都是向量,這就是n個齊次方程組。乙個齊次方程組在A滿秩時就只有零解,就是b們都必須是零向量。所以,若A滿秩,B就必須是零矩陣(由n個零向量組成)。

2.那A,B能不能不為零?當然能啦!如果A,B不為零而又C=0,那就必須是A,B都不滿秩了。這個咋說呢?

比如若A不滿秩,則在B(b,b,…b)中各個向量都不為零向量的情況下,Ab=0,Ab=0,…Ab=0可以都成立。道理簡單的,齊次性方程組在A不滿秩時有一系列非零解(零向量當然也是乙個解當然),結果C=(Ab,Ab,…,Ab)=(0,0,…0)=[0]=0,妥妥的。

A不為零,B也不為零,但就是可以AB=0,只要A不滿秩即可。

3.A的秩與B的秩在數量上此消彼長的關係。

開始已經說過,雖然A,B的個頭一樣,還都不為零矩陣,但細究起來,二者的身份還是有區別的。A是乙個齊次性方程組的係數矩陣,而B是這個齊次性方程組的若干(n個)非零解(同屬乙個解系)的組合;A的秩就是A所張成的子空間的秩,而B的秩序就是A的齊次性方程組非零解系的秩。

補:跟 @趙甡

把null空間這個概念連線過來,這個好,幫助理解解系的空間。

null空間就是A張成不到的那個空間,當A為滿秩時,A可以張成整個n維空間,沒有張不到的地方,null空間就為0,AB=0就只有B=0這一種可能。但A不滿秩時,A就只能張成n維空間裡的乙個子空間,n維空間裡的其它非A空間(不為0)中與A正交的空間就是A的null空間。在這個null空間裡,所有的向量與A的乘積都為零。

B可以在這個空間裡,實際上就是指B裡的向量可以落在這個空間裡。

這個null空間一不為零(B不為零),二與A空間正交(B裡的向量往A空間的投影都為零),則AB=0了。

B在A的null空間中,但在null空間中的向量不止B裡的那幾個,還有很多其它的向量可以組成矩陣C,D,E…,這些矩陣都能被A左乘而=0的。

A不滿秩時,非A空間就不為零,而其中與A正交的空間就是null空間。這時可以區分出4個空間來,n維全部空間,其中的A空間,非A空間和A的null空間。

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