线性代数第二章第四节《矩阵分块法》课件.ppt

1、一、矩阵的分块一、矩阵的分块 对于行数和列数较高的矩阵对于行数和列数较高的矩阵 ，为了，为了简化运算，经常采用简化运算，经常采用分块法分块法，使大矩阵的，使大矩阵的运算化成小矩阵的运算运算化成小矩阵的运算.具体做法是：将具体做法是：将矩阵矩阵 用若干条纵线和横线分成许多个小用若干条纵线和横线分成许多个小矩阵，每一个小矩阵称为矩阵，每一个小矩阵称为 的的子块子块，以子，以子块为元素的形式上的矩阵称为块为元素的形式上的矩阵称为分块矩阵分块矩阵.AAA,321 BBB bbaaA110101000001例例 A001aba110000b110 1B2B3B即即 bbaaA110101000001,4

2、321 CCCC A1a1C002C10010a3Cbb11004C即即,BEOA ,4321AAAA bbaaA110101000001 bbaaA110101000001 aaA01其中其中 bbB11 1001E 0000O 0101aA其中其中 1012aA 1003bA bA1004 有有相相同同的的分分块块法法采采用用列列数数相相同同的的行行数数相相同同与与设设矩矩阵阵,1BA那那末末列列数数相相同同的的行行数数相相同同与与其其中中,ijijBA.11111111 srsrssrrBABABABABA二、分块矩阵的运算规则二、分块矩阵的运算规则 srsrsrsrBBBBBAAAAA

3、11111111,那末那末为数为数设设,21111 srsrAAAAA.1111 srsrAAAAA 例例 654123321A,2 222222222 654123321A2.12108246644 分分块块成成矩矩阵阵为为矩矩阵阵为为设设,3nlBlmA ,11111111 trtrststBBBBBAAAAA那那末末的的行行数数的的列列数数分分别别等等于于其其中中,2121ijjjitiiBBBAAA srsrCCCCAB1111 .,1;,11rjsiBACkjtkikij 其其中中 即即是是方方阵阵且且非非零零子子块块都都其其余余子子块块都都为为零零矩矩阵阵上上有有非非零零子子块块角

4、角线线的的分分块块矩矩阵阵只只有有在在主主对对若若阶阶矩矩阵阵为为设设.,5AnA,21 sAAAAOO ,411 srAAA设设rA11sA.11 TsrTTAAA则则TsA1TrA1TsA1TrA1.11 TsrTTAAA则则,21 sAAAAOO .,2,1对对角角矩矩阵阵为为分分块块那那末末称称都都是是方方阵阵其其中中AsiAi.21sAAAA 分块对角矩阵的行列式具有下述性质分块对角矩阵的行列式具有下述性质:并并有有则则若若,0,2,10 AsiAi.21 sAAAAoo ,621 sAAAA设设oo1 1 1 1 ssBBBAAA00000000000072121.00000022

5、11 ssBABABA例例1 设设,1011012100100001 A,0211140110210101 B.AB求求解解分块成分块成把把BA,1011012100100001A 10011001A00001121,EEO1A 0211140110210101B 11BE21B22B则则 2221111BBEBEAOEAB.2212111111 BABBAEB.2212111111 BABBAEBAB又又21111BBA 110121011121 11012043,1142 02141121221BA,1333 于是于是 2212111111BABBAEBAB.131133421041010

6、1 ,100100000001 bbaaA设设 bbaaB100000001000.,ABABA 求求例例2解解分块分块将将BA,bbaaA100100000001,0021 AA bbaaB100000001000,0021 BB其中其中,011 aaA;112 bbA,101 aaB;102 bbB其中其中 21210000BBAABA,002211 BABA aaaaBA100111,2112 aa bbbbBA101122,2212 bb.2200120000210012 bbaa 21210000BBAABA 221100BABA 212121000000AABBAAABA,0022

7、2111 ABAABA,123223111 aaaaaaABA,231223223222 bbbbbbABA 212121000000AABBAAABA 22211100ABAABA.23001220000001232233223 bbbbbbaaaaaa例例3 3 设设,120130005 A.1 A求求解解 120130005A,21 AOOA ,51 A;5111 A,12132 A;321112 A 12111AOOAA;5111 A.3201100051 三、小结三、小结 在矩阵理论的研究中在矩阵理论的研究中,矩阵的分块是一种最矩阵的分块是一种最基本基本,最重要的计算技巧与方法最重要

8、的计算技巧与方法.(1)加法加法采采用用相相同同的的分分块块法法同同型型矩矩阵阵,(2)数乘数乘的每个子块的每个子块乘乘需需乘矩阵乘矩阵数数AkAk,(3)乘法乘法的划分相一致的划分相一致的列的划分与的列的划分与需需相乘相乘与与若若BABA,分块矩阵之间的运算分块矩阵之间的运算分块矩阵之间与一般矩阵之间的运算性质类似分块矩阵之间与一般矩阵之间的运算性质类似(4)转置转置 srAAA11rA11sATsA1TrA1 TsrTTAAA11(5)分块对角阵的行列式与逆阵分块对角阵的行列式与逆阵 sAAAA21OO.21sAAAA sAAAA21OO .,2,1112111 siAAAdiagAsiAA且且可逆可逆可逆可逆思考题思考题,0都都是是可可逆逆方方阵阵和和其其中中设设CBCDBA .,1 AA并求并求可逆可逆证明证明思考题解答思考题解答证证,可逆可逆由由CB,0 CBA有有.可逆可逆得得A,1 YWZXA设设.000 EEYWZXCDB则则 .,ECYOCWODYBZEDWBX .,1111OWDCBZCYBX.11111 CODCBBA因此因此