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就是溜溜的她木蟲 (小有名氣)
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[交流]
【求助】從AB=I怎么推導(dǎo)出BA=I,這里A、B和I都是同階方陣,并且I是單位陣 已有22人參與
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線性代數(shù)中逆矩陣的定義只需要AB=I和BA=I其中一個(gè)等式就行了吧?如果是這樣,從AB=I怎么推導(dǎo)出BA=I呢?![]() 不知道大家有沒有理解我這個(gè)問題的意思,我這里再專門寫清楚一點(diǎn)。我的意思是,假如你就是一個(gè)數(shù)學(xué)家,現(xiàn)在還沒有逆矩陣的概念,你想創(chuàng)建逆矩陣的一個(gè)定義,擺在你面前的是 AB=I 和 BA=I 兩個(gè)等式,但是你覺得這兩個(gè)等式是一回事,用數(shù)學(xué)的語言來說就是它們是等價(jià)的,其中一個(gè)可以推出另一個(gè),因此只需要拿一個(gè)等式作為逆矩陣的定義即可(但是我翻了一下我手頭的兩本線性代數(shù)書,它們都把兩個(gè)等式都作為逆矩陣的定義,并沒有只取其中一個(gè),這就是我發(fā)本貼詢問的原因,是不是只取一個(gè)就可以?同時(shí)我自己也還在尋求證明)。可是出于數(shù)學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧?xí)慣,你又不放心,覺得這兩個(gè)等式的等價(jià)性需要證明一下,比如如果已知AB=I,怎么推導(dǎo)出BA=I?(這個(gè)證明了,已知BA=I,推導(dǎo)出AB=I顯然就同理得出)只要證明了這兩個(gè)等式等價(jià),我們就只需要拿其中任一個(gè)等式作為逆矩陣的定義,而不是拿兩個(gè)等式。明白了我的意思之后,各位就要注意了,現(xiàn)在你還根本沒有逆矩陣的概念(因?yàn)槟氵沒有給逆矩陣下定義,下定義是你推導(dǎo)完之后的事)就是說你在推導(dǎo)過程中根本不能利用逆矩陣的定義。 [ Last edited by 就是溜溜的她 on 2010-11-5 at 22:25 ] 證明見39樓和48樓 [ Last edited by 就是溜溜的她 on 2011-4-29 at 14:16 ] |
木蟲 (小有名氣)
鐵桿木蟲 (正式寫手)
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首先,證明 B 的唯一性,就是說如果 AB=AC=I 則 B=C。 事實(shí)上,由 AB = I 兩邊取行列式可知 det A ≠ 0 。再由 AB = AC可得 A(B - C) =0,這就是說,B-C的每個(gè)列 x 是齊次線性方程組 Ax=0 的解。但由 det A ≠ 0,這個(gè)方程組只有零解,所以B-C的每個(gè)列都是零,從而 B=C。 其次,我們知道,如果 C= A^* / (det A),其中 A^* 是 A 的伴隨矩陣,則有 AC = I。由剛才所證,我們有 B=C。但是這個(gè) C = A^* / (det A) 也滿足 CA = I,從而 BA = CA = I,證畢。 |
鐵桿木蟲 (正式寫手)
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把我所有的回復(fù)匯總一下: A和B是同階方陣,則等式 AB=I 蘊(yùn)涵 BA=I 的證明 (略有簡化) 首先感謝 ykwang 提供思路,雖然沒有寫出具體證明過程,但對(duì)證明的簡化有一定幫助,鄙人在此收回26樓最后一句話,并鄭重向 ykwang 致歉 首先由 AB = I 兩邊取行列式可知 det A ≠ 0,其次,等式 AB = I 兩邊右乘 A 得 ABA = A,移項(xiàng)并分離因式得 A(BA - I) = 0,于是 BA - I 的每個(gè)列 x 滿足 Ax =0 ,但由 det A ≠ 0,齊次線性方程組 Ax = 0 只有零解(Cramer法則),即 x = 0,這就是說, BA - I 的每個(gè)列都是零,從而得到 BA = I。 Cramer法則(若det A ≠ 0,則齊次線性方程組 Ax = 0 只有零解)的證明(只用到行列式知識(shí),不涉及矩陣) 設(shè) x=(x(1), ..., x(n))',并把 A 的 n 個(gè)列依次記為 ξ(1), ..., ξ(n). 則等式 Ax = 0可以寫成 x(1)ξ(1) + ... + x(n)ξ(n) = 0 于是對(duì)于任何一個(gè) j, 1≤j≤n,我們有 0 = det (ξ(1), ... , x(1)ξ(1) + ... + x(n)ξ(n), ... , ξ(n)) 其中x(1)ξ(1) + ... + x(n)ξ(n)位于第 j 個(gè)位置 =x(1) det (ξ(1), ... , ξ(1),...,ξ(n))+ ... + x(n) det (ξ(1), ... , ξ(n),...,ξ(n)) =x(j) det (ξ(1), ... , ξ(j),...,ξ(n)) 因?yàn)槌诉@一項(xiàng),其他的行列式都有兩列相同而為零 =x(j) det A. 由 det A≠0 得 x(j) =0,由于 j 的任意性得到 x = 0,Cramer法則得證。 反例:去掉A 和B是矩陣這個(gè)背景,AB = I 就不蘊(yùn)涵 BA=I 了 令 X 是所有平方收斂的實(shí)數(shù)列的全體,即 X 中的元素形如 (x(1), x(2), ..., x(n), ... ) 其中 x(1)^2 + x(2)^2 + ... + x(n)^2 +... < +∞。 X 在如下定義的加法和數(shù)乘下面成為實(shí)線性空間 (x(1), x(2), ..., x(n), ... ) + (y(1), y(2), ..., y(n), ... ) = (x(1)+y(1), x(2)+y(2), ..., x(n)+y(n), ... ) a (x(1), x(2), ..., x(n), ... ) = (a x(1), a x(2), ..., a x(n), ... ) , a∈R 設(shè) A 和 B 是 X 上的線性變換,定義為: A (x(1), x(2), ..., x(n), ... ) = (x(2), x(3), ... , x(n+1), ...) B (x(1), x(2), ..., x(n), ... ) = (0, x(1), ..., x(n-1), ... ) 通常將 A 和 B 分別稱為左推移和右推移,F(xiàn)在,不難驗(yàn)證 AB = I,但 BA (e) = 0 ≠ e,其中 e=(1, 0, ..., 0, ...) ,所以 BA ≠ I。 [ Last edited by Pchief on 2010-11-6 at 01:40 ] |
銅蟲 (文壇精英)
鐵桿木蟲 (正式寫手)
木蟲 (正式寫手)
金蟲 (正式寫手)

鐵桿木蟲 (正式寫手)
至尊木蟲 (正式寫手)

金蟲 (正式寫手)

鐵桿木蟲 (正式寫手)
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什么叫左單位陣,解釋一下。 單位陣就是單位陣,有明確定義,而你這個(gè)左單位陣是哪本書講到的,我怎么就沒聽說過,給個(gè)出處。 我看他的樣子是想純粹從形式上推導(dǎo)這個(gè)命題,我在4樓已經(jīng)說過,不用到A跟B是矩陣這個(gè)具體的背景,比方說行列式,線性方程組這些跟矩陣有關(guān)的工具,光形式地推是推不出來的,我可以舉反例說明,如果把A跟B是矩陣這個(gè)條件去掉,AB=I 并不蘊(yùn)涵 BA=I。 [ Last edited by Pchief on 2010-11-5 at 15:03 ] |
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