矩阵等价与向量组等价的关系
向量组等价
12
,,,
n
ααα
⋅⋅⋅和
12
,,,
n
βββ
⋅⋅⋅可以相互线性表示. 记作:()()
1212
,,,,,,
n n
αααβββ
⋅⋅⋅=⋅⋅⋅
%
矩阵等价(必须含有相同的行数m,相同的列数n,即必为同型矩阵)
矩阵的等价与向量组的等价没有任何必然的联系!
如果两个n维向量组等价(说明矩阵有相同的行数),则以它们为列向量组成的矩阵A,B的秩相等,但是不一定等价,
因为这两个矩阵的列数可能不同.比如,一个3行1列的矩阵与一个
3行2列的矩阵根本谈不上等价与不等价.(如果A,B
的列数相同,则它们等价)例如向量组I:
1
⎛⎫
⎪
⎪
⎪
⎝⎭
与向量组II:
21
0,0
00
⎛⎫⎛⎫
⎪ ⎪
⎪ ⎪
⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
等价,但变为矩阵就不等价。
两向量组等价是指两向量组可以互相线性表示,应注意两向量组等价他们所含向量个数可以不一样的!!!
但矩阵等价,两矩阵必定具有相同的行数与列数!!!
如果矩阵A,B等价,则它们的行向量组与列向量组也未必等价.比如,4阶单位矩阵从中间划一竖线分成两个矩阵A,B,这两个矩阵是等价的,但是它们的列向量组不是等价的.
看一个具体的例子:
3131100100101010010010000100101A r r B c c C ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=+=+= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
u u u u u r u u u u u u r
矩阵A 经初等行变换化为矩阵B ,矩阵,A B 行等价,,A B 的行向量组等价,但列向量组不等价!
矩阵B 经初等列变换化为矩阵C ,矩阵,B C 列等价,,B C 的列向量组等价,但行向量组不等价!
矩阵A 经初等变换(包含行变换和列变换)化为矩阵C ,矩阵A,C 等价,但他们的行、列向量组均不等价! 所以,矩阵进行初等行变换后,其列向量组不一定等价!矩阵进行初等列变换后,其行向量组不一定等价!
显然,两矩阵,A B 等价,不能推出他们的行向量组一定等价或者列向量组一定等价。
在什么情况下矩阵等价其行向量组或列向量组等价呢?
若矩阵A 经初等列变换成为矩阵B ,即存在可逆矩阵Q ,使AQ =B ,也可以写为 (α1,α2,…,αn )Q =(β1,β2,…,βn ),此时可知B 的列向量组可以由A 的列向量组线性表示,因为Q 为初等矩阵的乘积,所以可逆,对AQ =B 两边右乘Q -1,有A =BQ -1
,故A 的列向量组可以由B 的列向量组线性表示。
此时可得A 的列向量组与B 的列向量组等价。
同理可知:若矩阵A 经初等行变换成为矩阵B ,则A 的行向量组与B 的行向量组等价。
在什么情况下向量组等价其对应的矩阵也等价呢?
若m 维向量组A 与向量组B 均有n 个列(行)向量,且两个向量组等价,则这两个向量组所作成的矩阵A 与B 等价!(因向量组A 与向量组B 等价,所以它们有相同的秩,则以它们为列(行)向量组成的矩阵A,B 的秩相等,因向量组A 与B 作成的矩阵A 与B 有相同的行与列,且秩相等,故矩阵A 与B 等价),要求两个向量组有相同个数的向量,是因为矩阵等价的首要条件是两矩阵具有相同的行数与列数,故只有对于均有n 个向量的两个m 维向量组A 与B ,才有可能讨论其对应的矩阵A 与B 是否等价。