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489 字
1 分钟
2.7方阵的伴随矩阵
2026-05-11

伴随矩阵#

1. 定义#

AA 是一个 n×nn \times n 的方阵,其元素为 aija_{ij}。 记 CijC_{ij} 为元素 aija_{ij}代数余子式,即 Cij=(1)i+jMijC_{ij} = (-1)^{i+j} M_{ij} 其中 MijM_{ij}aija_{ij} 的余子式(即去掉第 ii 行和第 jj 列后得到的 n1n-1 阶行列式)。

伴随矩阵定义为代数余子式矩阵的转置

A=adj(A)=(C11C21Cn1C12C22Cn2C1nC2nCnn)A^*=\operatorname{adj}(A) = \begin{pmatrix} C_{11} & C_{21} & \cdots & C_{n1} \\ C_{12} & C_{22} & \cdots & C_{n2} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ C_{1n} & C_{2n} & \cdots & C_{nn} \end{pmatrix}

即: (adj(A))ij=Cji(\operatorname{adj}(A))_{ij} = C_{ji}

注意:常见错误是将伴随矩阵直接当作代数余子式矩阵,实际上需要做转置。


  • 只有方阵才有伴随矩阵
  • A的伴随矩阵可以理解为A矩阵的代数余子式的转置

2. 核心性质#

(1) 恒等式#

对于任意方阵 AA(不论是否可逆): AA=AA=AEAA^{*} = A^{*}A = |A| E方阵乘方阵的伴随等于方阵的行列式乘单位阵

(2) 行列式的性质#

A=An1|A^{*}|= |A|^{n-1}方阵的伴随的行列式是原方阵行列式的阶数减一次 (不论是否可逆)

(3) 转置#

(A)=(A)(A^\top)^{*} = (A^{*})^\top方阵的转置的伴随等于方阵的伴随的转置

(4) 数乘#

kk 为任意标量,则: (kA)=kn1A(kA)^{*} = k^{n-1} A^{*}k倍的方阵的伴随等于k的阶数减一次倍的方阵的伴随

(5) 乘法#

A,BA, B 均为 n×nn \times n 方阵,则: (AB)=BA(AB)^{*} = B^{*} \cdot A^{*}

(6) 与逆矩阵的关系#

AA 可逆(即 det(A)0\det(A) \neq 0),则有: A1=1AAA^{-1} = \frac{1}{|A|} A^{*}

(7) 逆的伴随#

AA 可逆,则: (A1)=(A)1(A^{-1})^{*} = (A^{*})^{-1}


3. 特殊矩阵的伴随#

  • 对角矩阵A=diag(d1,d2,,dn)A = \operatorname{diag}(d_1, d_2, \dots, d_n),则: adj(A)=diag(j1dj,  j2dj,  ,  jndj)\operatorname{adj}(A) = \operatorname{diag}\left( \prod_{j \neq 1} d_j, \; \prod_{j \neq 2} d_j, \; \dots, \; \prod_{j \neq n} d_j \right) 即每个对角元为除去该位置的其余对角元的乘积。
  • 二阶方阵A=(abcd)A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix},则adj(A)=(dbca)\operatorname{adj}(A) = \begin{pmatrix} d & -b \\ -c & a \end{pmatrix}主对角线元素互换、副对角线元素变成相反数。 且恒有: AA=(adbc00adbc)=AEA \cdot A^{*}= \begin{pmatrix} ad - bc & 0 \\ 0 & ad - bc \end{pmatrix} = |A| E
  • 上三角 / 下三角矩阵 伴随矩阵也是上三角 / 下三角矩阵。
  • 奇异矩阵(不可逆) 伴随矩阵秩最多为 11(当 rank(A)=n1\operatorname{rank}(A) = n-1 时,rank(adj(A))=1\operatorname{rank}(\operatorname{adj}(A)) = 1)。

4. 计算步骤示例(以 3×33 \times 3 矩阵为例)#

A=(a11a12a13a21a22a23a31a32a33)A = \begin{pmatrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} \\ a_{21} & a_{22} & a_{23} \\ a_{31} & a_{32} & a_{33} \end{pmatrix}

步骤

  1. 对每个 i,ji,j 计算代数余子式 CijC_{ij}
  2. 构造代数余子式矩阵: cof(A)=(C11C12C13C21C22C23C31C32C33)\operatorname{cof}(A) = \begin{pmatrix} C_{11} & C_{12} & C_{13} \\ C_{21} & C_{22} & C_{23} \\ C_{31} & C_{32} & C_{33} \end{pmatrix}
  3. 转置得到伴随矩阵: adj(A)=(cof(A))\operatorname{adj}(A) = (\operatorname{cof}(A))^\top

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2.7方阵的伴随矩阵
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作者
Coldgerm
发布于
2026-05-11
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

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