(1)定義
在數學中,矩陣(Matrix)是一個按照長方陣列排列的複數
或實數
集合。
由 m × n 個數aij排成的m行n列的數表稱爲m行n列的矩陣,簡稱m × n矩陣。記作:
這m×n 個數稱爲矩陣A的元素,簡稱爲元,數aij位於矩陣A的第i行第j列,稱爲矩陣A的(i,j)元,以數 aij爲(i,j)元的矩陣可記爲(aij)或(aij)m × n,m×n矩陣A也記作Amn。
元素是實數
的矩陣稱爲實矩陣
,元素是複數
的矩陣稱爲復矩陣
。而行數與列數都等於n的矩陣稱爲n階矩陣
或n階方陣
。
(2)基本運算
矩陣運算在科學計算
中非常重要,而矩陣的基本運算包括矩陣的加法,減法,數乘,轉置,共軛和共軛轉置。
只有同型矩陣
纔可以進行加法、減法運算。
同型矩陣:
如果兩個或者兩個以上的矩陣的行數和列數都相同,那麼我們就說這兩個或兩個以上的矩陣是同型矩陣。
矩陣的加減法和矩陣的數乘合稱矩陣的線性運算。
- 加法
- 減法
- 乘法
矩陣的數乘滿足以下運算律:
- 轉置
把矩陣A的行和列互相交換所產生的矩陣稱爲A的轉置矩陣,這一過程稱爲矩陣的轉置
矩陣的轉置滿足以下運算律:
- 共軛
共軛複數
,兩個實部相等,虛部
互爲相反數的複數
互爲共軛複數(conjugate complex number)。當虛部不爲零時,共軛複數就是實部相等,虛部相反,如果虛部爲零,其共軛複數就是自身(當虛部不等於0時也叫共軛虛數)。複數z的共軛複數記作z(上加一橫),有時也可表示爲Z*。同時, 複數z(上加一橫)稱爲複數z的複共軛(complex conjugate)。
.一個2×2複數矩陣的共軛如下所示
則它的共軛矩陣是
- 乘法
兩個矩陣的乘法僅當第一個矩陣A的列數和另一個矩陣B的行數相等時才能定義。如A是m×n矩陣和B是n×p矩陣,它們的乘積C是一個m×p矩陣。
矩陣的乘法滿足以下運算律: