高二下🧮 代數
反矩陣與克拉瑪公式
Inverse Matrices and Cramer's Rule
公式
A⁻¹ = (1/det A)·adj A | x = detₓ / det
行列式不為 0 才有反矩陣。二階反矩陣有現成公式:主對角對調、副對角變號。
白話解釋
**反矩陣** A⁻¹ 滿足 A·A⁻¹ = I(單位矩陣),它存在的充要條件是 **det A ≠ 0**。
二階矩陣有簡潔公式:A = [[a,b],[c,d]] 時, **A⁻¹ = (1/(ad−bc))·[[d,−b],[−c,a]]**。 記法是「**主對角線對調、副對角線變號,再除以行列式**」。
有了反矩陣,聯立方程式 AX = B 可以寫成 **X = A⁻¹B**,一步解完。
**克拉瑪公式**提供另一條路,不必求反矩陣: x = detₓ/det、y = det_y/det, 其中 detₓ 是把係數矩陣的 **x 那一行換成常數項**後的行列式。
兩種方法都要求 **det ≠ 0**。det = 0 時代表無解或無限多解,必須改用高斯消去法討論。
矩陣運算有兩個和數字很不一樣的地方,要特別注意: **乘法不可交換**,AB ≠ BA; **沒有除法**,只有乘反矩陣,而且左乘右乘結果不同。所以解 AX = B 要**左乘** A⁻¹(寫成 A⁻¹AX = A⁻¹B),不能寫成 B/A。
什麼時候用
解聯立方程式、線性變換的還原、密碼學、電腦圖學。
最容易錯的地方
- det = 0 時仍求反矩陣或用克拉瑪公式。
- 二階反矩陣忘記副對角線要變號。
- 把矩陣方程式寫成除法。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
A = [[3,1],[2,4]] 的行列式是多少?
- 2
A = [[2,0],[0,3]] 的反矩陣中,左上角的元素是多少?(分數)
- 3
det A = 0 的矩陣是否有反矩陣?(填是或否)