幂等矩阵

在此页面上,我们解释什么是幂等矩阵。我们还向您展示了此类矩阵的几个示例,以便您完全理解它。此外,您还将找到求幂等矩阵的公式,最后,找到幂等矩阵的所有属性。

什么是幂等矩阵?

幂等矩阵的定义如下:

幂等矩阵是指当其与其自身相乘时得到相同矩阵的结果。

A\cdot A = A

因此,幂等矩阵的任何幂都等于矩阵本身,无论指数如何:

幂等矩阵的幂

事实上,这就是这种类型的板得名的原因。因为在数学中,幂等性是一种运算,这意味着无论执行多少次,我们总是得到相同的结果。

幂等矩阵的示例

一旦我们了解了幂等矩阵的概念,我们将通过一些不同维度的例子来完成对它的理解。

2×2 幂等矩阵示例

以下维度为 2×2 的方阵是幂等的:

维度为 2x2 的幂等矩阵的示例

为了验证它是幂等矩阵,我们计算它的平方:

\displaystyle A^2=\begin{pmatrix} 4 &-2 \\[1.1ex] 6 & -3 \end{pmatrix}

结果是相同的,因此我们证明它是一个幂等矩阵。

3×3幂等矩阵示例

以下大小为 3×3 的方阵是幂等的:

维度为 3x3 的幂等矩阵的示例

为了检查幂等矩阵是否对应,我们将矩阵提高到 2:

\displaystyle B^2=\begin{pmatrix} 2 &-3 & -5 \\[1.1ex] -1 & 4 & 5 \\[1.1ex] 1 & -3 & -4 \end{pmatrix}

结果与原矩阵相同,因此证明了矩阵的幂等性。

2×2 幂等矩阵的结构

这里我们向您展示获得幂等矩阵的公式。如果你更感兴趣,你可以在评论中看到下面公式的演示,但是有点繁琐,所以这里我们直接给你提供幂等矩阵的公式

2x2幂等矩阵公式

这样幂等矩阵的次对角线的元素可以是任意的,只要满足条件

a^2+bc=a

主对角线上的数字必须是

a

1-a.

除了这个公式描述的所有矩阵之外,我们还必须添加单位矩阵,它也是一个幂等矩阵,尽管它不遵守该公式。如果你不知道数组是什么,可以问Identity数组是什么。

幂等矩阵的性质

幂等矩阵具有以下特点:

  • 幂等矩阵的行列式总是0或1。
  • 除单位矩阵外,其他幂等矩阵都是奇异矩阵或简并矩阵,即不可逆。
  • 任何幂等矩阵都是可对角化的,它的特征值(或多个特征值)总是0或1。
  • 幂等矩阵的迹等于矩阵的秩。
  • 最后,幂等矩阵和对合矩阵之间有一个关系:矩阵

    A

    是幂等的当且仅当矩阵

    \displaystyle P= 2A-I

    它是内合性的。

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