矩陣、行列式與方程組

初等列運算

初等列運算是你能對矩陣的列所做的三種小而合法的操作,它們不改變矩陣所代表的解。可以把它們看成解謎時唯一允許的招式:每一招都在重新排布,卻保住真正要緊的東西。

恰好有三種。第一,交換兩列(互換它們的位置)。第二,用任意非零數縮放某一列(把這一列每個元素都乘以該數)。第三,把某一列的若干倍加到另一列上。注意縮放裡的「非零」——把一列乘以零會破壞資訊,是被禁止的。

每個操作都對應著對底層方程組完全合法的變形:調換方程的次序、把某個方程整體乘以一個常數,或把方程相加。按順序施行這些操作——也就是高斯消元——會把矩陣推向階梯形,最終讀出方程組的解。

從 [1, 2; 3, 8] 出發,操作 R2 → R2 - 3·R1 得到 [1, 2; 0, 2],在首項 1 的下方造出一個 0。

把一列的倍數加到另一列上以製造零。