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阶梯形矩阵怎么化

原创2025-07-03 12:02:34

将矩阵化为阶梯形矩阵的步骤如下:

找到基准列

找到非零的第一个元素所在的列,将其位置作为基准列。

行变换

通过行变换,将基准列中的非零元素移到第一行,同时将其他行中与第一行的基准列元素对应位置的元素消为零。

重复操作

对下一列进行相同的操作,重复步骤2,直到所有列都处理完毕。

处理零列

当某列的所有行上方的元素都为零时,此列为零列,可以跳过。

最终结果

经过一系列行变换和消元操作,最终得到的矩阵呈阶梯形式,即每一行的第一个非零元素的列标在前一行的基准列之后,并且该非零元素下方的所有元素都为零。

示例

假设有一个矩阵A:

\[

\begin{pmatrix}

0 & 2 & 3 & 4 \\

3 & 0 & 0 & 0 \\

0 & 0 & 0 & 2 \\

0 & 0 & 0 & 0

\end{pmatrix}

\]

第一步:找到基准列

第一个非零元素在第一列的第二行,所以基准列是第1列。

第二步:行变换

将第一列的第二行元素(2)移到第一行,并将其他行中第一列对应位置的元素消为零:

\[

\begin{pmatrix}

2 & 3 & 4 & 0 \\

0 & -3 & 0 & 0 \\

0 & 0 & 0 & 2 \\

0 & 0 & 0 & 0

\end{pmatrix}

\]

第三步:重复操作

将第一列的第一行元素(2)移到第二行,并将其他行中第二列对应位置的元素消为零:

\[

\begin{pmatrix}

0 & 3 & 4 & 0 \\

2 & -3 & 0 & 0 \\

0 & 0 & 0 & 2 \\

0 & 0 & 0 & 0

\end{pmatrix}

\]

第四步:处理零列

第三列的所有行上方的元素都为零,所以第三列是零列,可以跳过。

第五步:最终结果

最终得到的阶梯形矩阵为:

\[

\begin{pmatrix}

0 & 3 & 4 & 0 \\

2 & -3 & 0 & 0 \\

0 & 0 & 0 & 2 \\

0 & 0 & 0 & 0

\end{pmatrix}

\]

通过以上步骤,矩阵被成功化为阶梯形矩阵。

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