Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

U ovoj publikaciji ćemo razmotriti definiciju ranga matrice, kao i metode pomoću kojih se ona može pronaći. Također ćemo analizirati primjere kako bismo pokazali primjenu teorije u praksi.

Sadržaj

Određivanje ranga matrice

Rang matrice je rang njegovog sustava redaka ili stupaca. Svaka matrica ima svoje redove i stupce koji su međusobno jednaki.

Poredak sustava redova je najveći broj linearno neovisnih redaka. Na sličan način određuje se i rang sustava kolona.

Napomene:

  • Rang nulte matrice (označeno simbolom "θ“) bilo koje veličine je nula.
  • Rang bilo kojeg vektora retka ili vektora stupca koji nije nula jednak je jedan.
  • Ako matrica bilo koje veličine sadrži barem jedan element koji nije jednak nuli, tada njen rang nije manji od jedan.
  • Rang matrice nije veći od njene minimalne dimenzije.
  • Elementarne transformacije izvedene na matrici ne mijenjaju njen rang.

Određivanje ranga matrice

Metoda fringing minor

Rang matrice je jednak maksimalnom redu različite od nule.

Algoritam je sljedeći: pronađite manje od najnižih do najviših. Ako je manji nred nije jednak nuli, a svi sljedeći (n+1) jednaki su 0, pa je rang matrice n.

Primjer

Da bi bilo jasnije, uzmimo praktični primjer i pronađimo rang matrice A u nastavku, koristeći metodu obrubljivanja minora.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Riješenje

Radi se o matrici 4 × 4, stoga njen rang ne može biti veći od 4. Također, u matrici postoje elementi različiti od nule, što znači da njen rang nije manji od jedan. Pa počnimo:

1. Počnite provjeravati maloljetnici drugog reda. Za početak, uzimamo dva reda prvog i drugog stupca.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Minor je jednak nuli.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Stoga prelazimo na sljedeći minor (ostaje prvi stupac, a umjesto drugog uzimamo treći).

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Minor je 54≠0, tako da je rang matrice najmanje dva.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Bilješka: Ako se ispostavi da je ovaj minor jednak nuli, dodatno bismo provjerili sljedeće kombinacije:

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Ako je potrebno, nabrajanje se može nastaviti na isti način s nizovima:

  • 1 i 3;
  • 1 i 4;
  • 2 i 3;
  • 2 i 4;
  • 3 i 4.

Kad bi svi minori drugog reda bili jednaki nuli, tada bi rang matrice bio jednak jedan.

2. Skoro odmah smo uspjeli pronaći maloljetnicu koja nam odgovara. Pa krenimo dalje maloljetnici trećeg reda.

Nađenom molu drugog reda, koji je dao rezultat različit od nule, dodajemo jedan redak i jedan od stupaca označenih zelenom bojom (počinjemo od drugog).

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Pokazalo se da je minor nula.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Stoga mijenjamo drugi stupac u četvrti. I iz drugog pokušaja uspijevamo pronaći minor koji nije jednak nuli, što znači da rang matrice ne može biti manji od 3.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Bilješka: ako bi se rezultat opet pokazao nula, umjesto drugog reda, uzeli bismo četvrti dalje i nastavili potragu za “dobrim” minorom.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

3. Sada ostaje odrediti maloljetnici četvrtog reda na temelju onoga što je ranije pronađeno. U ovom slučaju, to je onaj koji odgovara determinanti matrice.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Minor je jednak 144≠0. To znači da rang matrice A jednako 4.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Redukcija matrice na stepenasti oblik

Rang matrice koraka jednak je broju njenih redova koji nisu nula. Odnosno, sve što trebamo učiniti je dovesti matricu u odgovarajući oblik, na primjer, pomoću , koji, kao što smo gore spomenuli, ne mijenjaju njen rang.

Primjer

Odredite rang matrice B ispod. Ne uzimamo previše složen primjer, jer nam je glavni cilj jednostavno pokazati primjenu metode u praksi.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Riješenje

1. Prvo oduzmite udvostručeni prvi od drugog retka.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

2. Sada oduzmite prvi red od trećeg reda, pomnoženo s četiri.

Rang matrice: definicija, metode pronalaženja

Dakle, dobili smo matricu koraka u kojoj je broj redaka različitih od nule jednak dva, stoga je i njen rang jednak 2.

Ostavi odgovor