Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

In questa pubblicazione considereremo la definizione del rango di una matrice, nonché i metodi con cui può essere trovata. Analizzeremo anche esempi per dimostrare l'applicazione della teoria nella pratica.

Contenuti

Determinazione del rango di una matrice

Grado di matrice è il rango del suo sistema di righe o colonne. Ogni matrice ha i suoi ranghi di riga e colonna, che sono uguali tra loro.

Classifica del sistema di righe è il numero massimo di righe linearmente indipendenti. Il rango del sistema di colonne è determinato in modo simile.

Note:

  • Il rango della matrice zero (indicata dal simbolo “θ") di qualsiasi dimensione è zero.
  • Il rango di qualsiasi vettore riga o vettore colonna diverso da zero è uguale a uno.
  • Se una matrice di qualsiasi dimensione contiene almeno un elemento che non è uguale a zero, il suo rango non è inferiore a uno.
  • Il rango di una matrice non è maggiore della sua dimensione minima.
  • Le trasformazioni elementari eseguite su una matrice non ne cambiano il rango.

Trovare il rango di una matrice

Metodo Fringing Minore

Il rango di una matrice è uguale all'ordine massimo di una matrice diversa da zero.

L'algoritmo è il seguente: trova i minori dagli ordini più bassi a quelli più alti. Se minore nl'ordine non è uguale a zero, e tutti i successivi (n+1) sono uguali a 0, quindi il rango della matrice è n.

Esempio

Per chiarire, prendiamo un esempio pratico e troviamo il rango della matrice A di seguito, utilizzando il metodo del confine con i minori.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Soluzione

Abbiamo a che fare con una matrice 4 × 4, quindi il suo rango non può essere maggiore di 4. Inoltre, ci sono elementi diversi da zero nella matrice, il che significa che il suo rango non è inferiore a uno. Quindi iniziamo:

1. Inizia a controllare minori di secondo ordine. Per cominciare, prendiamo due righe della prima e della seconda colonna.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Minore uguale a zero.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Pertanto, si passa al minore successivo (rimane la prima colonna e al posto della seconda prendiamo la terza).

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Il minore è 54≠0, quindi il rango della matrice è almeno due.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Nota: Se questo minore risultasse uguale a zero, verificheremmo ulteriormente le seguenti combinazioni:

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

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Se necessario, l'enumerazione può essere proseguita allo stesso modo con le stringhe:

  • 1 e 3;
  • 1 e 4;
  • 2 e 3;
  • 2 e 4;
  • 3 e 4.

Se tutti i minori di secondo ordine fossero uguali a zero, il rango della matrice sarebbe uguale a uno.

2. Siamo riusciti quasi subito a trovare un minore adatto a noi. Quindi passiamo a minori di terzo ordine.

Al trovato minore del secondo ordine, che dava risultato diverso da zero, aggiungiamo una riga e una delle colonne evidenziate in verde (si parte dalla seconda).

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Il minore si è rivelato zero.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Pertanto, cambiamo la seconda colonna nella quarta. E al secondo tentativo, riusciamo a trovare un minore che non sia uguale a zero, il che significa che il rango della matrice non può essere inferiore a 3.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Nota: se il risultato fosse di nuovo zero, invece della seconda riga, porteremmo più avanti la quarta e continueremmo la ricerca di un minore “buono”.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

3. Ora resta da determinare minori di quarto ordine in base a quanto trovato in precedenza. In questo caso, è uno che corrisponde al determinante della matrice.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Minore è uguale a 144≠0. Ciò significa che il rango della matrice A è uguale a 4.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Riduzione di una matrice a una forma a gradini

Il rango di una matrice di passi è uguale al numero delle sue righe diverse da zero. Cioè, tutto ciò che dobbiamo fare è portare la matrice nella forma appropriata, ad esempio usando , che, come accennato in precedenza, non cambia il suo rango.

Esempio

Trova il rango di una matrice B sotto. Non prendiamo un esempio eccessivamente complesso, perché il nostro obiettivo principale è semplicemente quello di dimostrare l'applicazione pratica del metodo.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Soluzione

1. Innanzitutto, sottrai il primo raddoppiato dalla seconda riga.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

2. Ora sottrai la prima riga dalla terza riga, moltiplicata per quattro.

Rango di matrice: definizione, metodi di ricerca

Quindi, abbiamo ottenuto una matrice di passi in cui il numero di righe diverse da zero è uguale a due, quindi anche il suo rango è uguale a 2.

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