MatrixRank

MatrixRank[m]

给出矩阵 m 的秩.

更多信息和选项

范例

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基本范例  (3)

求数字矩阵的线性无关的行数量:

求符号矩阵的线性无关的行数量:

计算矩形矩阵的秩:

范围  (12)

基本用法  (7)

求机器精度矩阵的秩:

复矩阵的秩:

精确矩形矩阵的秩:

行数多于列数的任意精度矩阵的秩:

计算符号矩阵的秩:

MatrixRank 假定所有符号是独立的:

可高效计算大型机器精度矩阵的秩:

计算有限域元素矩阵的秩:

特殊矩阵  (5)

稀疏矩阵的秩:

结构化矩阵的秩:

IdentityMatrix 总是满秩矩阵:

HilbertMatrix 总是满秩矩阵:

计算一个 次一元多项式矩阵的秩:

选项  (2)

Modulus  (1)

矩阵的秩依赖于所用的模数:

通过一般运算,m 有满秩为3:

以5为模的运算,秩只有2:

Tolerance  (1)

Tolerance 的设置能影响数值病态矩阵的估计秩:

精确的运算,m 具有满秩:

默认情况下,机器运算把太小的元素考虑为0:

零公差情况下,甚至小的项也会被考虑:

公差大于中间行中间点上的值,则最后两行认为是零:

应用  (11)

向量线性组合空间和线性无关  (5)

下列三个向量并非线性独立:

因此行 (rows) 为上述向量的矩阵其秩为 2

下列三个向量为线性无关:

因此行 (rows) 为上述向量的矩阵其秩为 3

判断下列向量是否线性无关:

由这些向量组成的矩阵秩小于四,因此这些向量并非线性无关:

求下列矩阵的列空间的维数:

列空间的所有线性组合的维数等于矩阵的秩:

下列向量线性组合构成的子空间的维数:

因为由上述向量构成的矩阵秩为 3,因此子空间的维数也是 3:

方程求解和可逆性  (6)

判断下列方程组的解是否唯一:

用矩阵形式重写方程组:

系数矩阵 满秩,因此方程组有唯一解:

使用 Solve 验证结果:

判断下列矩阵是否有逆矩阵:

由于秩小于矩阵的维数,因此该矩阵不可逆:

使用 Inverse 验证结果:

判断下列矩阵的行列式是否非零:

由于该矩阵为满秩,所以其行列式必为非零:

使用 Det 确认结果:

不为满秩, 则为 的特征值. 而且,如果矩阵特征值的重数大于 的秩与列数量的差值,则矩阵为非满秩. 下例说明, 是下列矩阵 的特征值:

使用 Eigenvalues 验证结果:

由于 2 出现了两次,因此 为非满秩,但秩的差只为 1:

Eigensystem 验证结果,通过用 0 填充特征向量的方法说明非满秩属性:

大部分是但不全是随机的 10×10 01 的矩阵为满秩:

计算随机 10×10 01 矩阵的平均秩:

互质数组的秩:

计算前 50 个上述数组. 仅前三个为满秩:

将矩阵秩和维数的增长在图中表示:

属性和关系  (9)

根据秩-零化度定理,MatrixRank[m] 为列的数量减去零空间的维数:

矩阵的列和行的秩相等:

MatrixRank[m] 等于 RowReduce[m] 中的非零行的数量:

对于方阵,m 有且仅有 Det[m]!=0 成立的情况下为满秩:

对于方阵,m 有且仅有在零空间为空的情况下为满秩:

对于方阵,m 有且仅有在 m 有逆矩阵的情况下为满秩:

对于方阵,m 有且仅有在 LinearSolve[m,b] 对于一般 b 有解成立的情况下为满秩:

MatrixRank[m] 等于 Length[SingularValueList[m]]

向量外积的矩阵秩为 1:

可能存在的问题  (2)

MatrixRank 依赖于给定矩阵的精度:

用精确运算来计算矩阵精确秩:

用机器算术,不能区分 间的机器数:

使用24位精度的数值运算:

MatrixRank 假定所有符号互相无关 all symbols to be independent:

特殊情况 给出不同结果:

Wolfram Research (2003),MatrixRank,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/MatrixRank.html (更新于 2024 年).

文本

Wolfram Research (2003),MatrixRank,Wolfram 语言函数,https://reference.wolfram.com/language/ref/MatrixRank.html (更新于 2024 年).

CMS

Wolfram 语言. 2003. "MatrixRank." Wolfram 语言与系统参考资料中心. Wolfram Research. 最新版本 2024. https://reference.wolfram.com/language/ref/MatrixRank.html.

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Wolfram 语言. (2003). MatrixRank. Wolfram 语言与系统参考资料中心. 追溯自 https://reference.wolfram.com/language/ref/MatrixRank.html 年

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