Матрица определитель которой равен нулю, называется вырожденной.

Геометрический смысл определителя состоит в следующем:

1) модуль определителя равен площади параллелограмма, построенного на векторах и

2) модуль определителя

равен объему параллелепипеда, построенного на векторах

3. Обратная матрица

Матрица называется обратной к матрице если AB =BA = I; при этом пишут Матрица А имеет обратную только в том случае, если она невырожденная, то есть если .

Если – невырожденная матрица, то

где алгебраические дополнения элементов

Пример 4. Найти если

.

Сделать проверку.

Решение. , следовательно, существует

Найдем алгебраические дополнения:

 

;

;

;

Отсюда получаем

.

Сделаем проверку:

найдено верно.

4. Ранг матрицы

Выберем в матрице k строк и k столбцов . Из элементов, стоящих на пересечении выделенных строк и столбцов, составим определитель k-го порядка, который назовем минором k-го порядка матрицы A.

Пример 5. Найти минор 2-го порядка матрицы

(выбранные строки и столбцы отмечены знаком «v»).

Решение. Имеем

Рангом матрицы A называется неотрицательное целое число r, удовлетворяющее двум условиям:

1) существует по крайней мере один минор порядка r матрицы A, отличный от нуля;

2) все миноры порядка матрицы A равны нулю.

При этом пишут rank A = r. Если rank A = r, то любой отличный от нуля минор порядка r матрицы A называется базисным минором.

Теорема 2. Максимальное число линейно независимых столбцов матрицы A равно максимальному числу линейно независимых строк матрицы A. Более того, это число равно рангу матрицы A.

Не изменяют ранга матрицы следующие операции:

1) перестановка столбцов или строк;

2) умножение столбца (строки) на число, отличное от нуля;

3) прибавление к столбцу (строке) другого столбца (другой строки), умноженного предварительно на некоторое число;

4) зачеркивание нулевого столбца (строки);

5) транспонирование.

Трапецеидальной матрицей называется матрица имеющая вид

где Другими словами, матрица является трапецеидальной, если при i > j и

Ранг трапецеидальной матрицы равен m. Для нахождения ранга матрицы достаточно, пользуясь преобразованиями
1- 4, называемыми элементарными, привести матрицу к трапецеидальному виду.

Пример 6. Найти ранг матрицы

Решение. С помощью элементарных преобразований приведем матрицу A к трапецеидальному виду:

~ ~

 

~ ~ ~

 

 

~ ~ .

Ранг последней матрицы, являющейся трапецеидальной, равен 3; следовательно, rank A = 3.

Из определения ранга следует, что матрица является невырожденной в том и только в том случае, если rangА = n.

 

5. Системы линейных алгебраических уравнений