接棒數學
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。

練這學期的計算題
先修

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

例題 · 3

先自己算,再看解答——這樣才有效。

  1. 1

    A = [[3,1],[2,4]] 的行列式是多少?

  2. 2

    A = [[2,0],[0,3]] 的反矩陣中,左上角的元素是多少?(分數)

  3. 3

    det A = 0 的矩陣是否有反矩陣?(填是或否)

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