前提條件:
有一個n 階可逆矩陣A 。
A=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜a11a21⋮an1a12a22⋮an2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟
對於行列式爲:
|A|=∣∣∣∣∣∣∣a11a21⋮an1a12a22⋮an2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮ann∣∣∣∣∣∣∣
則其伴隨矩陣爲:
A∗=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜A11A12⋮A1nA21A22⋮A2n⋯⋯⋱⋯An1An2⋮Ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟
則逆矩陣爲:
A−1=A∗|A|
爲什麼
A−1 會是這樣
驗證:
前提
行列式按照某一行展開:
|A|=∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣a11a21⋮ai1⋮an1a12a22⋮ai2⋮an2⋯⋯ ⋯ ⋯a1na2n⋮ain⋮ann∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣=ai1Ai1+ai2Ai2+⋯+ainAin
所以如果是:
aj1Ai1+aj2Ai2+⋯+ajnAin=∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣a11a21⋮aj1⋮aj1⋮an1a12a22⋮aj2⋮aj2⋮an2⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯a1na2n⋮ajn⋮ajn⋮ann∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣=0
爲什麼
A−1=A∗|A|
因爲:
A−1A=A∗|A|A=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜A11|A|A12|A|⋮A1n|A|A21|A|A22|A|⋮A2n|A|⋯⋯⋱⋯An1|A|An2|A|⋮Ann|A|⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜a11a21⋮an1a12a22⋮an2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜a11A11+⋯+an1An1|A|a11A12+⋯+an1An2|A|⋮a11A1n+⋯+an1Ann|A|a12A11+⋯+an2An1|A|a12A11+⋯+an2An1|A|⋮a12A1n+⋯+an2Ann|A|⋯⋯⋱⋯a1nA11+⋯+annAn1|A|a1nA11+⋯+annAn1|A|⋮a1nA1n+⋯+annAnn|A|⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜|A||A|0|A|⋮0|A|0|A||A||A|⋮0|A|⋯⋯⋱⋯0|A|0|A|⋮|A||A|⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜10⋮001⋮0⋯⋯⋱⋯00⋮1⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟=E
A−1A=A∗|A|A=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜A11|A|A12|A|⋮A1n|A|A21|A|A22|A|⋮A2n|A|⋯⋯⋱⋯An1|A|An2|A|⋮Ann|A|⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜a11a21⋮an1a12a22⋮an2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮ann⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1βT2⋮βTn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟(α1,α2,⋯,αn)
顯然:
βTiαj={0,i≠j1,i=j
在矩陣的對角化中,
假設矩陣A 的特徵值爲λ1,λ2,⋯,λn ,對應的特徵向量爲α1,α2,⋯,αn
爲什麼由特徵向量構成的矩陣
P=(α1,α2,⋯,αn)
若要矩陣
P 可逆,則
α1,α2,⋯,αn 線性無關
則此時:
P−1AP=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1βT2⋮βTn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟A(α1,α2,⋯,αn)=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1βT2⋮βTn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟(Aα1,Aα2,⋯,Aαn)=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1βT2⋮βTn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟(λ1α1,λ2α2,⋯,λnαn)=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1λ1α1βT2λ1α1⋮βTnλ1α1βT1λ2α2βT2λ2α2⋮βTnλ2α2⋯⋯⋱⋯βT1λnαnβT2λnαn⋮βTnλnαn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜βT1λ1α10⋮00βT2λ2α2⋮0⋯⋯⋱⋯00⋮βTnλnαn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟=⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜λ10⋮00λ2⋮0⋯⋯⋱⋯00⋮λn⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟