伴随与分块矩阵的逆:统一成

🏠 第11章概念导航

核心问题

第 10 章求的是这些对象的行列式;这里要求出矩阵本身——、、分块矩阵的逆与伴随长什么样。方法只有一条:把所有 换成 ,让式子塌缩。

核心定义 / 定理 / 结论

源头:。这条对不可逆矩阵也成立,是 比 适用面更广的原因。

派生结论( 阶,)

顺序反转同逆矩阵

全部可以从 一行推出,推比背可靠。例如,求 的两条等价写法

已知 求 时,直接对 取伴随最省事(代数余子式矩阵转置),连除法都免了。

秩三段式

分块矩阵的逆

反对角块的逆要”交叉”回来——这是最容易写错的一处,验证一下就放心:。

分块上、下三角的逆( 可逆, 尺寸相容,不要求可逆):

另外两种零块位置:

负号不能漏,乘法顺序不能换。 上三角式的右上块由 解出,所以是 。完整推导见 分块矩阵求逆的四种形式与推导。

分块矩阵的伴随在矩阵可逆时走 :先求行列式,再乘逆矩阵。若 分别为 阶,反对角的行列式符号为 ;下面的反对角伴随公式按 同为 阶写,此时符号简化为 。两个常用结果:

系数交叉不是笔误: 被均摊到两块上,而每块自己的行列式又被 的换算吃掉一个。

典型题型

  • 、 一类混合表达式
  • 已知 求
  • 判断 等四条性质的真假
  • 求分块矩阵的伴随
  • 型,求
  • 由 反推

图示 / 直觉

说明:伴随 逆 体积缩放因子。

逆矩阵把第 个方向按 压回去,分母上的小数会”炸”;乘上 恰好把分母清干净—— 的第 个特征值是,是个多项式而非分式。这就是伴随对奇异矩阵仍有定义的原因:它是把逆矩阵”通分”之后的产物。

秩三段式也随之透明: 时恰有一个 ,那么只有 这一个非零,故 ;掉两个及以上时每个乘积都含零因子,。

常见误用

  • 。指数是 。连带 。
  • 。是 。这两条一起构成本章最密集的失分区。
  • 忘记 是代数余子式矩阵的转置。求具体矩阵的 时把 填在 位置就错了(不过 和 不受影响)。
  • 反对角分块求逆时不交叉。
  • 分块伴随忘记 或系数没交叉。
  • 时套 。一阶伴随约定为 ,公式不适用。

与旧知识的连接

题型训练

链接