Вычисление ранга матрицы с помощью элементарных преобразованийЭлементарными называются следующие преобразования матрицы: 1) перестановка двух любых строк (или столбцов), 2) умножение строки (или столбца) на отличное от нуля число, 3) прибавление к одной строке (или столбцу) другой строки (или столбца), умноженной на некоторое число. Две матрицы называются эквивалентными, если одна из них получается из другой с помощью конечного множества элементарных преобразований. Эквивалентные матрицы не являются, вообще говоря, равными, но их ранги равны. Если матрицы А и В эквивалентны, то это записывается так: A ~ B. Канонической матрицей называется матрица, у которой в начале главной диагонали стоят подряд несколько единиц (число которых может равняться нулю), а все остальные элементы равны нулю, например, При помощи элементарных преобразований строк и столбцов любую матрицу можно привести к канонической. Ранг канонической матрицы равен числу единиц на ее главной диагонали. Пример 2 Найти ранг матрицы А= и привести ее к каноническому виду. Решение. Из второй строки вычтем первую и переставим эти строки:
Теперь из второй и третьей строк вычтем первую, умноженную соответственно на 2 и 5:
из третьей строки вычтем первую; получим матрицу В =
которая эквивалентна матрице А, так как получена из нее с помощью конечного множества элементарных преобразований. Очевидно, что ранг матрицы В равен 2, а следовательно, и r(A)=2. Матрицу В легко привести к канонической. Вычитая первый столбец, умноженный на подходящие числа, из всех последующих, обратим в нуль все элементы первой строки, кроме первого, причем элементы остальных строк не изменяются. Затем, вычитая второй столбец, умноженный на подходящие числа, из всех последующих, обратим в нуль все элементы второй строки, кроме второго, и получим каноническую матрицу:
|
.
.
;
,
.
