理论教育 分块对角矩阵的应用及实现

分块对角矩阵的应用及实现

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于对角矩阵形式简单,运算方便,因而也常将一些特殊的方阵分块成对角矩阵,再进行矩阵的运算.定义2.15设A为n阶矩阵,若将A分块后只在对角线上有非零子块,其余子块都为零矩阵,且对角线上的子块都是方阵,即其中Ai(i=1,2,…,s)分别为ni阶方阵,则称A为分块对角矩阵,也记为A=diag(A1,A2,…,atbt).性质4′,其中k为正整数.性质5′若ai≠0(i=1,2,…·at.[例2.22]设矩阵,求和A-1.解将矩阵A分成,,则又所以

分块对角矩阵的应用及实现

由于对角矩阵形式简单,运算方便,因而也常将一些特殊的方阵分块成对角矩阵,再进行矩阵的运算.

定义2.15 设A为n阶矩阵,若将A分块后只在对角线上有非零子块,其余子块都为零矩阵,且对角线上的子块都是方阵,即

其中Ai(i=1,2,…,s)分别为ni方阵,则称A为分块对角矩阵,也记为A=diag(A1,A2,…,As).

例如,矩阵

其中,这样的分块方法就形成了分块对角矩阵.

分块对角矩阵具有类似于对角矩阵的运算性质.

设A,B为分法相同的同型分块对角矩阵,即

A=diag(A1,A2,…,At),B=diag(B1,B2,…,Bt)

则有如下性质

性质1 A±B=diag(A1±B1,A2±B2,…,At±Bt).

性质2 kA=diag(kA1,kA2,…,kAt),其中k为实数.

性质3 AB=diag(A1B1,A2B2,…,AtBt).

性质4 ,其中k为正整数.

性质5 若Ai(i=1,2,…,t)均可逆,则.

性质6 .

性质7 .(www.daowen.com)

特别地,若

A=diag(a1,a2,…,at),B=diag(b1,b2,…,bt),

其中ai,bi(i=1,2,…,t)为实数,上述性质也成立,即

性质1′ A±B=diag(a1±b1,a2±b2,…,at±bt).

性质2′ kA=diag(ka1,ka2,…,kat),其中k为实数.

性质3′ AB=diag(a1b1,a2b2,…,atbt).

性质4′ ,其中k为正整数.

性质5′ 若ai≠0(i=1,2,…,t),则.

性质6′ AT=A.

性质7′ =a1·a2·…·at.

[例2.22] 设矩阵,求和A-1.

解 将矩阵A分成,

所以

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