【机器学习|数学基础】Mathematics for Machine Learning系列之线性代数(5):克拉默法则

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标签:程序猿|C++选手|学生

简介:因C语言结识编程,随后转入计算机专业,有幸拿过一些国奖、省奖...已保研。目前正在学习C++/Linux/Python

学习经验:扎实基础 + 多做笔记 + 多敲代码 + 多思考 + 学好英语!

 

机器学习小白阶段

文章仅作为自己的学习笔记 用于知识体系建立以及复习

知其然 知其所以然!

1.7 克拉默法则

内容

含有n个未知数x1,x2,...,xnx_1,x_2,...,x_n的n个线性方程的方程组

{a11x1+a12x2+...+a1nxn=b1a21x1+a22x2+...+a2nxn=b2....................an1x1+an2x2+...+annxn=bn(1)\begin{cases} a_{11}x_1+a_{12}x_2+...+a_{1n}x_n=b_1 \\ a_{21}x_1+a_{22}x_2+...+a_{2n}x_n=b_2 \\ ....................\\ a_{n1}x_1+a_{n2}x_2+...+a_{nn}x_n=b_n \\ \end{cases} \tag1

克拉默法则:如果线性方程组(1)的系数行列式不等于零,即

D=a11...a1na21...a2n....an1...ann0D=\begin{vmatrix} a_{11} &... & a_{1n}\\ a_{21} & ... &a_{2n}\\ . & &. \\ . & & . \\ a_{n1} &... & a_{nn}\\ \end{vmatrix} \neq 0

那么,方程组(1)就有唯一解

x1=D1D,x2=D2D,...,xn=DnDx_1=\frac{D_1}{D},x_2=\frac{D_2}{D},...,x_n=\frac{D_n}{D}

其中,Dj(j=1,2,...,n)D_j(j=1,2,...,n)是把系数行列式DD中的第j列元素用方程组右端的常数项替代后得到的n阶行列式,

Dj=a11..a1,j1..b1a1,j+1..a1n...............an1..an,j1..bnan,j+1..annD_j=\begin{vmatrix} a_{11} &..& a_{1,j-1}&..&b_1&a_{1,j+1}&.. & a_{1n}\\ . & &. & & . & .& &. \\ . & &. & & . & .& &. \\ . & &. & & . & .& &. \\ a_{n1} &..& a_{n,j-1}&..&b_n&a_{n,j+1}&.. & a_{nn}\\ \end{vmatrix}

定理4

如果线性方程组(1)的系数行列式D0D \neq 0,那么(1)一定有解,且解是唯一的

定理4的逆否定理

如果线性方程组(1)无解或有2个不同的解,那么它的系数行列式一定为0

非奇次/奇次线性方程组

奇次线性方程组

{a11x1+a12x2+...+a1nxn=0a21x1+a22x2+...+a2nxn=0....................an1x1+an2x2+...+annxn=0\begin{cases} a_{11}x_1+a_{12}x_2+...+a_{1n}x_n=0 \\ a_{21}x_1+a_{22}x_2+...+a_{2n}x_n=0 \\ ....................\\ a_{n1}x_1+a_{n2}x_2+...+a_{nn}x_n=0 \\ \end{cases}

非奇次线性方程组(b1b2...bnb_1,b_2...b_n不全为0)

{a11x1+a12x2+...+a1nxn=b1a21x1+a22x2+...+a2nxn=b2....................an1x1+an2x2+...+annxn=bn\begin{cases} a_{11}x_1+a_{12}x_2+...+a_{1n}x_n=b_1 \\ a_{21}x_1+a_{22}x_2+...+a_{2n}x_n=b_2 \\ ....................\\ a_{n1}x_1+a_{n2}x_2+...+a_{nn}x_n=b_n \\ \end{cases}

对于奇次线性方程组

{a11x1+a12x2+...+a1nxn=0a21x1+a22x2+...+a2nxn=0....................an1x1+an2x2+...+annxn=0\begin{cases} a_{11}x_1+a_{12}x_2+...+a_{1n}x_n=0 \\ a_{21}x_1+a_{22}x_2+...+a_{2n}x_n=0 \\ ....................\\ a_{n1}x_1+a_{n2}x_2+...+a_{nn}x_n=0 \\ \end{cases}

x1=x2=...=xn=0x_1=x_2=...=x_n=0一定是它的解,这个解叫做零解。若一组解不全为0,则叫做非零解。   奇次线性方程组一定有零解,但不一定有非零解。

定理5

如果奇次线性方程组的系数行列式D0D \neq0,则奇次线性方程组没有非零解。

因为D0D \neq0,说明解只有一个,而零解又是一定存在的,那么该解就只能是零解了。 如果奇次线性方程组有非零解,那么它的系数行列式D=0D =0

结语

文章仅作为学习笔记,记录从0到1的一个过程

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