λ-矩阵(λ-矩阵在初等变换下的标准形)
設P是一個數域,λ是一個文字,做多項式環 一個矩陣,如果它的元素是λ的多項式,即的元素,就稱為λ-矩陣。把以數域P中的數為元素的矩陣稱為數字矩陣。
定義1:如果λ-矩陣中有一個級子式不為零,而所有r+1級子式(如果有的話)全為零,則稱的秩為r,零矩陣的秩規定為零。
定義2:一個的λ-矩陣稱為可逆的,如果有一個的λ-矩陣使這里E使n 級單位矩陣,適合(1)的矩陣(它是唯一的)稱為的逆矩陣,記為
定理1:一個的λ-矩陣稱為可逆的充分必要條件為行列式是一個非零的數。
?證明:先證充分性,設是一個非零的數,是的伴隨矩陣,它也是一個λ-矩陣,而 ? ? ? 因此,可逆。
反過來,如果可逆,在(1)的兩邊取行列式,因為與都是λ的多項式,所以由它們的乘積是1可知,它們都是零次多項式,也就是非零的數。
定義3:λ-矩陣的初等變換:
(1)矩陣的兩行(列)互換位置,記為
(2)矩陣的某一行(列)乘非零的常數c,記為
(3)矩陣的某一行(列)加另一行(列)的倍,是一個多項式(注意λ多項式中λ的次數),記為
初等矩陣都是可逆的,有初等變換具有可逆性,初等行變換,左乘;初等列變換,右乘。
定義4:λ-矩陣稱為等價,如果可以經過一系列初等變換將化為.
?性質:自反性;對稱性;傳遞性。
應用初等變換與初等矩陣的關系即得,矩陣與等價的充分必要條件為
有一系列初等矩陣使
引理:設λ-矩陣的左上角元素并且中至少有一個元素不能被它除盡,那么一定可以找到一個與等價的矩陣,它的左上角元素也不為零,但是次數比的次數低。
定理2
任意一個非零的s×n的λ-矩陣都等價于下列形式的矩陣
其中是首項系數為1的多項式,且這個矩陣稱為的標準形。
?
總結
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