ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Равенства (4.10) называются формулами Крамера.
3. Метод окаймляющих миноров.
Пусть A = (a
ij
) — m × n-матрица. Фиксируем индексы 1 ≤ i
1
≤
i
2
≤ ··· ≤ i
k
≤ m и 1 ≤ j
1
≤ j
2
≤ ··· ≤ j
k
≤ n. Определитель
¯
¯
¯
¯
¯
¯
¯
a
i
1
j
1
. . . a
i
1
j
k
.
.
.
.
.
.
.
.
.
a
i
k
j
1
. . . a
i
k
j
k
¯
¯
¯
¯
¯
¯
¯
называется минором порядка k матрицы A. Минор
˜
M порядка k + 1
называется окаймляющим для минора M , если M получается из
˜
M
вычеркиванием одной крайней (первой или последней) строки и одного
крайнего столбца.
Алгоритм нахождения ранга матрицы.
Шаг 1. Ищем в матрице A ненулевой элемент a
ij
. Если такого нет,
то rk A = 0, в противном случае найден отличный от нуля минор M = a
ij
порядка 1.
Шаг 2. Пусть уже найден минор M 6= 0 порядка k . Ищем отличный
от нуля минор
˜
M порядка k + 1 среди миноров, окаймляющих M .
Если такой минор есть, то повторяем шаг 2 для минора
˜
M , а если все
окаймляющие миноры равны нулю, то rk A = k .
Обоснование алгоритма. Ясно, что алгоритм может остановиться на
шаге 1 только в том случае, когда матрица A — нулевая и, следовательно,
ее ранг равен 0.
Пусть теперь A 6= 0. Покажем сначала, что алгоритм не может
работать бесконечно долго. В самом деле, в таком случае из строк и
столбцов матрицы A можно было бы составлять ненулевые миноры сколь
угодно большого порядка. Но матрица A имеет m строк, поэтому любой
ее минор порядка m+1 содержит по крайней мере две одинаковых строки
и, следовательно, равен нулю. (Аналогично показывается, что порядок
отличного от нуля минора матрицы не может быть больше количества ее
столбцов, поэтому, если k — порядок ненулевого минора матрицы A, то
k ≤ min(m, n).)
Итак, через конечное число шагов алгоритм завершит работу и
будет найден минор M 6= 0 порядка r, все окаймляющие миноры
которого равны 0. Докажем, что rk A = r. Для простоты обозначений
будем считать, что минор M образован элементами первых r строк
42
Равенства (4.10) называются формулами Крамера. 3. Метод окаймляющих миноров. Пусть A = (aij ) — m × n-матрица. Фиксируем индексы 1 ≤ i1 ≤ i2 ≤ · · · ≤ ik ≤ m и 1 ≤ j1 ≤ j2 ≤ · · · ≤ jk ≤ n. Определитель ¯ ¯ ¯ ai j . . . ai j ¯ ¯ 11 1 k ¯ ¯ .. . . . . ¯ ¯ . . . ¯ ¯ ¯ ¯ aik j1 . . . aik jk ¯ называется минором порядка k матрицы A. Минор M̃ порядка k + 1 называется окаймляющим для минора M , если M получается из M̃ вычеркиванием одной крайней (первой или последней) строки и одного крайнего столбца. Алгоритм нахождения ранга матрицы. Шаг 1. Ищем в матрице A ненулевой элемент aij . Если такого нет, то rk A = 0, в противном случае найден отличный от нуля минор M = aij порядка 1. Шаг 2. Пусть уже найден минор M 6= 0 порядка k . Ищем отличный от нуля минор M̃ порядка k + 1 среди миноров, окаймляющих M . Если такой минор есть, то повторяем шаг 2 для минора M̃ , а если все окаймляющие миноры равны нулю, то rk A = k . Обоснование алгоритма. Ясно, что алгоритм может остановиться на шаге 1 только в том случае, когда матрица A — нулевая и, следовательно, ее ранг равен 0. Пусть теперь A 6= 0. Покажем сначала, что алгоритм не может работать бесконечно долго. В самом деле, в таком случае из строк и столбцов матрицы A можно было бы составлять ненулевые миноры сколь угодно большого порядка. Но матрица A имеет m строк, поэтому любой ее минор порядка m+1 содержит по крайней мере две одинаковых строки и, следовательно, равен нулю. (Аналогично показывается, что порядок отличного от нуля минора матрицы не может быть больше количества ее столбцов, поэтому, если k — порядок ненулевого минора матрицы A, то k ≤ min(m, n).) Итак, через конечное число шагов алгоритм завершит работу и будет найден минор M 6= 0 порядка r , все окаймляющие миноры которого равны 0. Докажем, что rk A = r . Для простоты обозначений будем считать, что минор M образован элементами первых r строк 42
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- …
- следующая ›
- последняя »