
解答
其實這里面的知識不少,正好補充。
矩陣非零子式的最高階數(shù),簡單來說就是從一個矩陣中能剪出最大的、非零的正方形有多大。這個數(shù)值可以反映矩陣的很多性質(zhì)。
想象一個池塘,里面的水代表矩陣的元素。非零子式的最高階數(shù)就像是在這個池塘里挖一個最大的方形池塘,這個方形池塘能裝的水量就代表矩陣的秩。
我們把一個矩陣想象成一個表格,每個數(shù)字都占據(jù)一個格子。
從表格里剪出最大的“非零正方形”
子式:就像是從這個表格里剪下來的一小塊正方形。你可以選擇表格中任意多行和任意多列,然后把這些行和列交叉的部分“剪”下來,就得到一個小正方形。這個小正方形里的數(shù)字組成一個行列式,這個行列式就是子式。
注意是個行列式!!!啊!再見吧!我的行列式~
非零子式:就是說,這個小正方形里算出來的值不是0。行列式的值
最高階數(shù):就是說,我們能從這個表格里剪出的最大的、非零的正方形有多大。這個“大”指的是正方形的邊長,也就是包含的行列數(shù)。
看懂沒有?子式就是一個正方形的行列式,隨意取有點像遍歷的感覺。

| 1 2 3 || 4 5 6 || 7 8 9 |
這個表格就是一個矩陣。我們可以從中剪出很多不同大小的正方形,比如:
2x2的正方形:
這個正方形算出來的值不是0,所以它是一個2階的非零子式。
| 1 2 || 4 5 |
3x3的正方形:
這個正方形算出來的值是0,所以它不是一個非零子式。
| 1 2 3 || 4 5 6 || 7 8 9 |
那么,這個矩陣中最大的非零子式是什么呢?
在這個例子中,最大的非零子式就是那個2x2的。所以,這個矩陣的非零子式的最高階數(shù)就是2。
這個“最高階數(shù)”有什么用呢?
反映矩陣的“胖瘦”:?階數(shù)越高,說明矩陣包含的信息越豐富,矩陣的“秩”就越高。
判斷矩陣是否可逆:?如果一個方陣(行數(shù)和列數(shù)相等)的非零子式的最高階數(shù)等于它的階數(shù),那么這個矩陣就是可逆的。
解決線性方程組:?在解線性方程組時,非零子式的最高階數(shù)可以告訴我們方程組解的情況。
接下來為了完整性,可以看這個結(jié)論:如果一個方陣(行數(shù)和列數(shù)相等)的非零子式的最高階數(shù)等于它的階數(shù),那么這個矩陣就是可逆的。
如果一個方陣中,最大的那個非零的“小方陣”(也就是子式)的邊長正好等于整個方陣的邊長,那么這個方陣就是可逆的。
我喜歡不厭其煩的重復(fù),里面的名詞一定要搞明白。
方陣:?行數(shù)和列數(shù)相等的矩陣。方陣也是矩陣
子式:?從一個矩陣中選取若干行和若干列,保留這些行列交叉處的元素所構(gòu)成的行列式。子式是行列式
非零子式:?值不為零的子式。子式的一種特殊情況
最高階數(shù):?所有非零子式中,邊長最大的那個子式的階數(shù)。
可逆矩陣:?存在逆矩陣的矩陣。
秩:?非零子式的最高階數(shù)就是矩陣的秩。
初等變換:?初等變換不改變矩陣的秩。
行列式與可逆性:?一個方陣可逆的充分必要條件是它的行列式不為零。
子式與行列式:?一個矩陣的行列式可以看作是它本身這個最大的子式。
最高階非零子式:?如果一個方陣的最高階非零子式的階數(shù)等于方陣的階數(shù),那么這個方陣的行列式就是這個最高階非零子
是不是又蚌湖住了?沒關(guān)系!我來解決~有三個例子,再學(xué)不會就沒辦法了,抬出去吧。
想象一個城市的地圖

pdd偷圖
我們可以把一個矩陣看作是一個城市的地圖。矩陣中的每個數(shù)字代表一個路口,數(shù)字的大小代表這個路口的重要性。
子式:想象一下,我們在地圖上圈出一個小區(qū)域。這個小區(qū)域內(nèi)的路口組成的一個子矩陣,它的行列式就是這個小區(qū)域的“交通繁忙程度”。如果這個小區(qū)域內(nèi)的路口相互連接非常緊密,那么它的交通就非常繁忙,行列式的值也就很大。
非零子式:如果一個子區(qū)域的交通非常繁忙,那么它的行列式就一定不為0。
最高階非零子式:就是說,我們能在這個地圖上找到的最大的、交通最繁忙的區(qū)域。
為什么最大的繁忙區(qū)域能決定整個地圖的“通暢程度”呢?
如果最大的繁忙區(qū)域能覆蓋整個地圖,也就是說,整個地圖都是相互緊密連接的,沒有“死角”,那么這個城市交通就非常通暢,任何一個路口都可以到達任何一個路口。這就相當(dāng)于矩陣是可逆的。
如果最大的繁忙區(qū)域不能覆蓋整個地圖,也就是說,地圖上還有一些孤立的區(qū)域,這些區(qū)域與其他區(qū)域的連接非常薄弱,那么這個城市的交通就不那么通暢,有些地方可能無法到達。這就相當(dāng)于矩陣不可逆。
矩陣可逆意味著整個矩陣的各個部分緊密相連,沒有孤立的部分。
非零子式的最高階數(shù)反映了矩陣中最大的一個緊密連接的區(qū)域。
當(dāng)最大的緊密連接區(qū)域能覆蓋整個矩陣時,矩陣就是可逆的。

把矩陣想象成一張蜘蛛網(wǎng)。如果這張網(wǎng)的每一個節(jié)點都和其他節(jié)點緊密相連,那么這張網(wǎng)就是堅固的。
最大的一個沒有破損的網(wǎng)就是非零子式。如果這個最大的網(wǎng)能覆蓋整個蜘蛛網(wǎng),那么這張網(wǎng)就是完整的,也就是矩陣是可逆的。
非零子式的最高階數(shù)反映了矩陣的“連通性”。
當(dāng)矩陣的“連通性”非常好時,矩陣就是可逆的。

一個方陣是一個拼圖。如果這個拼圖的所有碎片都能完美地拼在一起,而且沒有缺失,那么這個拼圖就是完整的。而這個“最大的能拼起來的完整部分”就對應(yīng)著非零子式的最高階數(shù)。如果這個最大的完整部分正好能拼滿整個拼圖,那么這個拼圖就是完整的,也就是矩陣是可逆的。