矩陣的秩意思
在線性代數中,矩陣的「秩」(Rank) 是指該矩陣可逆子空間的維度,或者說是該矩陣行(列)向量空間的生成子空間的維度。矩陣的秩是一個重要的概念,它可以用來判斷線性方程組是否有解,以及解的結構。
矩陣的秩有以下幾個重要的性質:
- 秩不超過行數或列數:任意矩陣的秩都不會超過它的行數或列數。
- 行(列)減秩定理:通過行(列)操作(如交換兩行、將一行乘以數字加到另一行上)不改變矩陣的秩。
- 基的性質:一個矩陣的秩等於它的列向量(或行向量)組中最大線性無關集的維度。
- 滿秩與降秩:如果一個矩陣的秩等於它的行數或列數,則稱之為滿秩矩陣;否則稱為降秩矩陣。
- 線性方程組的解:一個 Ax = b 形式的線性方程組有唯一解當且僅當矩陣 A 是滿秩的。
計算矩陣的秩通常可以使用 Gaussian 消元法將矩陣化簡為行簡形(或列簡形)形式,然後看最後的非零行(或列)數,這就是矩陣的秩。另外,通過檢驗矩陣的行列式值是否為零也可以判斷矩陣的秩,因為行列式為零的矩陣秩小於行數或列數。