学习过线性代数的同学,在学习到矩阵运算这一节的时候,一定看到过这个矩阵乘法的运算规则:
1、如何解线性方程组
解线性方程组,是我们从初中就学过的知识:
【例】:解三元一次方程组

2、如何用矩阵初等行变换的方法解线性方程组
在计算中,我们发现:这样的符号,在计算中完全可以省略,只要计算的时候,把每个未知数的系数位置明确即可。所以,以后这样的方程组之间的运算,就用矩阵的初等行变换来代替了:
矩阵第一行4个元素,从左到右依次表示第一个方程3个未知数的系数和等号右边的2。其他行也同理。(虚线只是方便区分系数和等号右边的数字,没有实际意义)
而我们前面解方程的过程,也简化为了对矩阵做初等行变换的过程:
经过一系列的初等行变换之后,矩阵变成了这样:
方程组自然就解出来了。
到这一步,你可能觉得已经很完美了,但是数学家觉得,这种方法还是不够简洁。
3、用矩阵记录初等行变换的过程
仔细观察矩阵初等行变换的过程:我们发现,把某行加到某行,把某行乘某个数,这些带有规则数字的内容,其实也可以表示为一个矩阵!
比如:
我们把这三串数字,按照顺序:对第1行的变换过程记录,就写在第1行,第2行的变换过程记录,就写在第2行:
这个拼出来的矩阵,里面记录了上一次初等行变换的信息。
现在我们开始定义矩阵的乘法了:
这个过程,现在就写成了(刚才那个记录变换过程的矩阵被放在了原矩阵的左边):
这样矩阵乘法的计算规则就很自然的被定义出来了。
为了表述方便,我们把这个乘法简记为:
4、解方程组,需要若干次初等行变换
这样一来,一个复杂的解方程组过程,用三个字母和一个等号简洁的表示出来了。
感兴趣的同学可以验算一下:
因为这里面是很多个初等行变换乘在一起的运算了,这个运算就不初等了。我们就只管他叫行变换好了。
当然,线性代数这门学科发展到今天,矩阵乘法的意义已经远远超出了解方程组这样简单的运用范畴了。如果单纯的考虑这样的矩阵乘法,我们发现,只要的列数和的行数相同,矩阵乘法就可以顺利的进行下去。
5、重点:不可以随意交换乘法的顺序
总结
聪明的你已经发现了:我们文章开头的那个看起来莫名其妙的求和项,只不过是把每一行的整体运算,拆解成了每个元素单独的运算:


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