矩阵求逆

  • 矩阵求逆的方法
    • 定义法
      • 已知矩阵 AA,则设出 A1A^{-1} 的元素,应用逆矩阵定义 AA1=IAA^{-1}=I 得出方程组,求解方程组即可。
    • 初等行变换
      • AAnn 阶可逆矩阵,则按照以下步骤求解 A1A^{-1}
        • 构造 [AIn]\begin{bmatrix} A & I_n\end{bmatrix}
        • 对其进行初等行变换,化为 [InA1]\begin{bmatrix} I_n & A^{-1}\end{bmatrix}
        • 得到结果
    • 行列式与伴随矩阵
      • A1=1AAA^{-1}=\frac{1}{|A|}A^{*},其中 AA^{*} 表示 AA伴随矩阵
    • 分块矩阵
      • 将矩阵拆分成比较简单的几个子块,然后对分块矩阵和部分子块求逆,得出结果。
  • 常用求逆公式
    • [abcd]1=1adbc[dbca]\begin{bmatrix} a & b\\ c & d\end{bmatrix}^{-1}=\frac{1}{ad-bc}\begin{bmatrix} d & -b\\ -c & a\end{bmatrix}
    • diag(a1,a2,,an)1=diag(a11,a21,,an1)\operatorname{diag}(a_1,a_2,\cdots,a_n)^{-1}=\operatorname{diag}(a_1^{-1},a_2^{-1},\cdots,a_n^{-1})
    • [A00D]1=[A100D1]\begin{bmatrix} A & 0\\ 0 & D\end{bmatrix}^{-1}=\begin{bmatrix} A^{-1} & 0\\ 0 & D^{-1}\end{bmatrix}
    • [0BC0]1=[0C1B10]\begin{bmatrix} 0 & B\\ C & 0\end{bmatrix}^{-1}=\begin{bmatrix} 0 & C^{-1}\\ B^{-1} & 0\end{bmatrix}
    • [AB0D]1=[A1A1BD10D1]=[IA1B0I][A100D1]\begin{bmatrix} A & B\\ 0 & D\end{bmatrix}^{-1}=\begin{bmatrix} A^{-1} & -A^{-1}BD^{-1}\\ 0 & D^{-1}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} I & -A^{-1}B\\ 0 & I\end{bmatrix}\begin{bmatrix} A^{-1} & 0\\ 0 & D^{-1}\end{bmatrix}
    • [A0CD]1=[A10D1CA1D1]=[I0CA1I][A100D1]\begin{bmatrix} A & 0\\ C & D\end{bmatrix}^{-1}=\begin{bmatrix} A^{-1} & 0\\ -D^{-1}CA^{-1} & D^{-1}\end{bmatrix}=\begin{bmatrix} I & 0\\ -CA^{-1} & I\end{bmatrix}\begin{bmatrix} A^{-1} & 0\\ 0 & D^{-1}\end{bmatrix}