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代数 · 中文

用古典伴随矩阵求逆矩阵:完整例题

完整演算3×3矩阵的行列式、子式、余因子符号、转置与逆矩阵,原创双语说明澄清记号并独立验算。

已审核学习内容 · 视频分析 · 中文

用一个3×3实方阵,完整演示行列式判定、九个二阶子式、余因子符号、转置构造伴随矩阵,以及由伴随矩阵求逆。配套说明区分子矩阵、子式行列式与带符号余因子,使用“横行、竖列”避免地区术语歧义,并独立核验两个方向的乘积均为单位矩阵;一般公式的证明不在本片范围内。

预备知识

  • 矩阵的横行与竖列
  • 二阶行列式
  • 三阶行列式展开
  • 矩阵转置
  • 矩阵乘法

章节

0:00例题与求逆目标0:05行列式非零0:56逐项计算二阶子式1:42符号与转置2:03得到逆矩阵

学习解说文稿

依据视频画面与讲解整理,并非逐字语音转写。

这道题要求先求伴随矩阵,再求逆矩阵。先别急着填元素:对实方阵,必须先确认行列式不为零。本例沿第一横行展开,得到−1,所以可以继续求逆。

接着逐个删去一横行和一竖列,计算剩下的二阶行列式。注意原片的A_ij表示删去后的子矩阵,竖线表示它的行列式,不是绝对值,也还不是带符号的余因子。

九个二阶子式分别算出后,再按正负号棋盘加入位置符号。比如第二横行第一竖列的子式是−8,但对应余因子要乘−1,因此成为8。

伴随矩阵是余因子矩阵的转置:原来第二横行第一竖列的余因子8,会放到第一横行第二竖列。加符号与转置是两步,漏掉任何一步都会出错。

最后除以行列式。本题行列式是−1,所以把伴随矩阵整体取相反数,就得到视频末尾的逆矩阵。这里的伴随矩阵指古典伴随矩阵,不是共轭转置。

本站补充核验:把原矩阵与答案按两个顺序相乘,都得到单位矩阵。这是对本例答案的独立检查;视频演算使用了求逆公式,并没有证明一般伴随矩阵定理。

知识卡片

01

矩阵

实方阵行列式非零时可逆;原片将此判准应用于给定矩阵。

A=[13−225−3−32−4],det⁡(A)=−1≠0A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix},\quad\det(A)=-1\ne0
02

子式与余因子

A_ij是删去第i横行与第j竖列后的子矩阵,M_ij是它的行列式,可以为负;C_ij还要乘位置符号,三者必须区分。

Mij=det⁡(Aij),Cij=(−1)i+jMij,M21=−8, C21=8M_{ij}=\det(A_{ij}),\quad C_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij},\quad M_{21}=-8,\ C_{21}=8
03

古典伴随矩阵

将带符号的余因子矩阵转置;这是古典伴随矩阵,不是共轭转置。

adj⁡(A)=CT=[−148117−10−119−11−1]\operatorname{adj}(A)=C^{\mathsf T}=\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}
04

由伴随矩阵求逆

公式要求方阵且行列式非零;本题除以−1就是所有元素取相反数。

A−1=adj⁡(A)det⁡(A)=[14−8−1−17101−19111]A^{-1}=\frac{\operatorname{adj}(A)}{\det(A)}=\begin{bmatrix}14&-8&-1\\-17&10&1\\-19&11&1\end{bmatrix}
05

核验求逆结果

本站补充:独立精确计算两个顺序的矩阵乘积核验答案;原片以求逆公式算出结果,没有做这一步验算。

AA−1=A−1A=I3AA^{-1}=A^{-1}A=I_3

详细学习笔记

按知识点查看条件、步骤和证据。补充解释与视频直接内容分别标明。

符号定义 · 11

A

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 A=[13−225−3−32−4]A = \begin{bmatrix} 1 & 3 & -2 \\ 2 & 5 & -3 \\ -3 & 2 & -4 \end{bmatrix}

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

符号

A

含义

给定3×3实方阵。三个横行依次为1,3,−2;2,5,−3;−3,2,−4。

适用范围

3×3 實數矩陣

\det(A)

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 det⁡(A)\det(A)

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

符号

\det(A)

含义

矩陣 A 的行列式;本例中計算結果為 -1

适用范围

實數

adj A

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面標題與題目文字顯示 adj A

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

符号

adj A

含义

矩陣 A 的古典伴隨矩陣(adjugate matrix),由餘因子矩陣轉置得到

适用范围

3×3 實數矩陣

A^{-1}

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面題目文字顯示 A^{-1}

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

符号

A^{-1}

含义

A的逆矩阵;当前0–78秒分析段尚未完成,但后续原片给出完整结果。

适用范围

3×3 實數矩陣

A_{ij}

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 |A_{11}|, |A_{21}|, |A_{31}|, |A_{12}|, |A_{22}|, |A_{32}|, |A_{13}|, |A_{23}|, |A_{33}| 等符號

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

待核验内容
  1. 模型初段误把子矩阵/子式当成余因子;依实际画面纠正,并非原作者错误。

符号

A_{ij}

含义

本片记号:删去第i横行、第j竖列后的2×2子矩阵;|A_ij|是它的行列式,另加位置符号才是余因子。

适用范围

实2×2子矩阵;i,j属于{1,2,3}。

A_{ij}

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    例如 ∣A11∣|A_{11}| 右側顯示 ∣5−32−4∣\begin{vmatrix} 5 & -3 \\ 2 & -4 \end{vmatrix}

  2. 声音
    观察依据

    原声辨识该符号,并按题目说明矩阵及求逆目标。

符号

A_{ij}

含义

从A删去第i横行和第j竖列得到的2×2子矩阵,计算它的行列式得到二阶子式M_ij。

适用范围

实2×2矩阵,不是标量;它的行列式才是标量。

A

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出 A=[13−225−3−32−4]A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix},并在后续计算中反复使用。

符号

A

含义

题目给定的 3×33\times 3 矩阵。

适用范围

矩阵元素为实数。

\det(A)

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    据已核给定矩阵作本站展开;实际末尾子式及行列式值核验:det⁡(A)=1∣5−32−4∣−3∣2−3−3−4∣+(−2)∣25−32∣=−1≠0\det(A)=1\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}-3\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}+(-2)\begin{vmatrix}2&5\\-3&2\end{vmatrix}=-1\neq 0

待核验内容
  1. 本站数学校订:按已核给定矩阵与实际末尾二阶子式,删去第一横行和第二竖列后的左上元素应为二。初段展开该字形目前无法再次直接核读,普通重取受阻;不把模型误读归咎原作者。

符号

\det(A)

含义

矩阵 AA 的行列式。

适用范围

标量值;此处算得 −1-1。

A_{ij}

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面以 ∣A11∣,∣A21∣,∣A31∣,…,∣A33∣|A_{11}|,|A_{21}|,|A_{31}|,\dots,|A_{33}| 表示多个 2×22\times 2 行列式。

待核验内容
  1. 视频未口头定义 AijA_{ij},但从写法看表示删去第 ii 行第 jj 列后的子矩阵。

符号

A_{ij}

含义

从A中删去第i横行、第j竖列得到的2×2子矩阵;竖线表示行列式。

适用范围

i,j∈{1,2,3}i,j\in\{1,2,3\}。

adj A

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面写出 adjA=[∣A11∣−∣A21∣∣A31∣−∣A12∣∣A22∣−∣A32∣∣A13∣−∣A23∣∣A33∣]adj A=\begin{bmatrix}|A_{11}|&-|A_{21}|&|A_{31}|\\-|A_{12}|&|A_{22}|&-|A_{32}|\\|A_{13}|&-|A_{23}|&|A_{33}|\end{bmatrix}。

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵和逆矩阵的名称与运算意义。

符号

adj A

含义

A的古典伴随矩阵,是带符号余因子矩阵的转置,不是无符号子式矩阵的直接转置或共轭转置。

适用范围

与 AA 同阶的 3×33\times 3 矩阵。

A^{-1}

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面写出 A−1=1−1[−148117−10−119−11−1]A^{-1}=\frac{1}{-1}\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}。

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵和逆矩阵的名称与运算意义。

符号

A^{-1}

含义

矩阵 AA 的反矩阵。

适用范围

当 det⁡(A)≠0\det(A)\neq 0 时存在。

知识点 · 6

利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 字幕依据
    观察依据

    標題「5-1 利用古典伴隨矩陣求反矩陣」

  2. 声音
    观察依据

    原声依次说明行列式判定与子式计算。

  3. 公式
    观察依据

    題目要求「試求 adj A,並利用 adj A 求 A^{-1}」

待核验内容
  1. 求逆通式在后续时间段应用;本片不证明一般定理。

方法
解释

先检验行列式非零,再计算删去横行/竖列后的子式行列式,加入余因子符号并转置,最后除以行列式。当前0–78秒是前半段;全片后半段完成伴随矩阵和逆矩阵。

公式
适用条件
  1. A 為方矩陣

  2. 欲使用此法求反矩陣,需先確認 det⁡(A)≠0\det(A)\neq 0

子式行列式与带符号余因子

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面逐項列出 |A_{11}|, |A_{21}|, |A_{31}|, |A_{12}|, |A_{22}|, |A_{32}|, |A_{13}|, |A_{23}|, |A_{33}| 及其 2×2 行列式

  2. 声音
    观察依据

    原声依次说明行列式判定与子式计算。

待核验内容
  1. 这是本站按实际记号作的澄清,原始模型回执保留。

定义
解释

原片的A_ij是删去第i横行、第j竖列后的子矩阵,|A_ij|是其行列式M_ij;余因子C_ij=(-1)^(i+j)M_ij。例如M_21=−8,但C_21=8。符号在后续构造伴随矩阵时显式加入,不能把−8称为带符号余因子。

公式
Mij=det⁡(Aij),Cij=(−1)i+jMijM_{ij}=\det(A_{ij}),\quad C_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}
适用条件
  1. 本例A是3×3实方阵。

  2. 删去第i横行和第j竖列;i,j属于{1,2,3}。

先修条目
  1. 利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法

古典伴随矩阵的构造公式

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出 adjA=[∣A11∣−∣A21∣∣A31∣−∣A12∣∣A22∣−∣A32∣∣A13∣−∣A23∣∣A33∣]adj A=\begin{bmatrix}|A_{11}|&-|A_{21}|&|A_{31}|\\-|A_{12}|&|A_{22}|&-|A_{32}|\\|A_{13}|&-|A_{23}|&|A_{33}|\end{bmatrix}。

  2. 声音
    观察依据

    原声按子式、伴随矩阵及求逆公式的顺序说明演算。

定义
解释

先令C_ij=(-1)^(i+j)|A_ij|,再取C的转置。因此伴随矩阵的(i,j)项是C_ji=(-1)^(i+j)|A_ji|;仅转置子式而不加符号是不对的。

公式
adjA=[∣A11∣−∣A21∣∣A31∣−∣A12∣∣A22∣−∣A32∣∣A13∣−∣A23∣∣A33∣]adj A=\begin{bmatrix}|A_{11}|&-|A_{21}|&|A_{31}|\\-|A_{12}|&|A_{22}|&-|A_{32}|\\|A_{13}|&-|A_{23}|&|A_{33}|\end{bmatrix}
适用条件
  1. 适用于 3×33\times 3 矩阵。

  2. 需要先算出各个 2×22\times 2 子式行列式。

先修条目
  1. 九个二阶子式行列式的计算

用古典伴随矩阵求反矩阵

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面写出 A−1=1−1[−148117−10−119−11−1]A^{-1}=\frac{1}{-1}\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}。

  2. 声音
    观察依据

    原声按子式、伴随矩阵及求逆公式的顺序说明演算。

公式
解释

视频使用公式 A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A 来求反矩阵。由于前面已算出 det⁡(A)=−1\det(A)=-1,所以这里把整个伴随矩阵乘以 −1-1,得到最终反矩阵。

公式
A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A
适用条件
  1. A为实方阵且det(A)≠0。

  2. 本例det(A)=−1。

先修条目
  1. 古典伴随矩阵的构造公式
  2. 行列式非零是可逆条件

九个二阶子式行列式的计算

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面逐项列出 ∣A11∣=−14, ∣A21∣=−8, ∣A31∣=1, ∣A12∣=−17, ∣A22∣=−10, ∣A32∣=1, ∣A13∣=19, ∣A23∣=11, ∣A33∣=−1|A_{11}|=-14,\ |A_{21}|=-8,\ |A_{31}|=1,\ |A_{12}|=-17,\ |A_{22}|=-10,\ |A_{32}|=1,\ |A_{13}|=19,\ |A_{23}|=11,\ |A_{33}|=-1。

  2. 声音
    观察依据

    原声按子式、伴随矩阵及求逆公式的顺序说明演算。

方法
解释

A_ij表示删去第i横行、第j竖列后的2×2子矩阵,M_ij=det(A_ij)。原画也用|A_ij|表示这个行列式,其值可以为负,竖线不表示绝对值。

公式
Mij=det⁡(Aij)M_{ij}=\det(A_{ij})
适用条件
  1. 本例中 AA 为 3×33\times 3 矩阵。

  2. 每个 ∣Aij∣|A_{ij}| 都是二阶行列式。

行列式非零是可逆条件

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面写出 det⁡(A)=⋯=−1≠0\det(A)=\cdots=-1\neq 0。

定义
解释

视频在开头先算出 det⁡(A)=−1\det(A)=-1,并明确写出 ≠0\neq 0。这一步为后面使用 A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A 提供了前提。

公式
det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0
适用条件
  1. 用于判断能否用伴随矩阵法求反矩阵。

定理与条件 · 2

行列式非零則反矩陣存在

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,据此判断本例可逆。

  2. 声音
    观察依据

    原声根据行列式非零判断本例可逆。

命题
命题

若 det⁡(A)≠0\det(A)\neq 0,則矩陣 A 的反矩陣存在。本例中因 det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,故 A^{-1} 存在。

前提
  1. A 為方矩陣

  2. det⁡(A)≠0\det(A)\neq 0

量词

對本例中的 3×3 矩陣 A 成立;片中以單一例子陳述此判準

本例中因行列式非零而可求反矩阵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面先写 det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,后面又写 A−1=1−1adjAA^{-1}=\frac{1}{-1}adj A。

  2. 声音
    观察依据

    原声在行列式非零时应用伴随矩阵求逆公式。

待核验内容
  1. 视频没有单独陈述一般定理,只是在本例中按此逻辑使用。

命题
命题

若按视频所示计算,det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,因此可以使用 A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A 求出 A−1A^{-1}。

前提
  1. AA 为给定的 3×33\times 3 矩阵。

  2. 已算出 det⁡(A)=−1\det(A)=-1。

量词

针对本例矩阵 AA。

推导与证明 · 3

沿第一横行展开行列式

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    据已核给定矩阵作本站展开;实际末尾子式及行列式值核验:det⁡(A)=1∣5−32−4∣−3∣2−3−3−4∣+(−2)∣25−32∣=−1≠0\det(A)=1\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}-3\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}+(-2)\begin{vmatrix}2&5\\-3&2\end{vmatrix}=-1\neq 0

  2. 声音
    观察依据

    原声按照画面顺序说明行列式与子式计算。

待核验内容
  1. 三個 2×2 子行列式的中間算術未在畫面逐項展開,只給出最終合併結果 -1

  2. 本站数学校订:按已核给定矩阵与实际末尾二阶子式,删去第一横行和第二竖列后的左上元素应为二。初段展开该字形目前无法再次直接核读,普通重取受阻;不把模型误读归咎原作者。

严格证明
步骤
  1. 公式
    det⁡(A)=1∣5−32−4∣−3∣2−3−3−4∣+(−2)∣25−32∣\det(A)=1\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}-3\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}+(-2)\begin{vmatrix}2&5\\-3&2\end{vmatrix}
    解释

    沿第一横行展开,元素为1,3,−2;每个子式删去第一横行及对应竖列。

    步骤依据

    采用横行展开的交错符号;原片地区术语不改作作者错误。

    补充解释
  2. 公式
    =−1=-1
    解释

    計算三個 2×2 行列式並合併後得到 det⁡(A)=−1\det(A)=-1。

    步骤依据

    画面和原声给出最终行列式值−1。

    视频直接表达
  3. 公式
    −1≠0-1\neq 0
    解释

    由 det⁡(A)=−1\det(A)=-1 得知行列式不等於零。

    步骤依据

    det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,原声据此说明本例可逆。

    视频直接表达
结论

det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,因此本例中 A 的反矩陣存在。

前半段计算的子式行列式

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 ∣A11∣=∣5−32−4∣=−14,∣A21∣=∣3−22−4∣=−8,∣A31∣=∣3−25−3∣=1,∣A12∣=∣2−3−3−4∣=−17|A_{11}|=\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}=-14, |A_{21}|=\begin{vmatrix}3&-2\\2&-4\end{vmatrix}=-8, |A_{31}|=\begin{vmatrix}3&-2\\5&-3\end{vmatrix}=1, |A_{12}|=\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}=-17

  2. 声音
    观察依据

    原声按照画面顺序说明行列式与子式计算。

待核验内容
  1. 0–78秒分析段口头说明未完成全部项;全片后续完成。

严格证明
步骤
  1. 公式
    M11=∣5−32−4∣=−14M_{11}=\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}=-14
    解释

    删去第1横行、第1竖列,计算对应二阶行列式。

    步骤依据

    实际板书给出的子式行列式,另加位置符号才得到余因子。

    补充解释
  2. 公式
    M21=∣3−22−4∣=−8M_{21}=\begin{vmatrix}3&-2\\2&-4\end{vmatrix}=-8
    解释

    删去第2横行、第1竖列,计算对应二阶行列式。

    步骤依据

    实际板书给出的子式行列式,另加位置符号才得到余因子。

    补充解释
  3. 公式
    M31=∣3−25−3∣=1M_{31}=\begin{vmatrix}3&-2\\5&-3\end{vmatrix}=1
    解释

    删去第3横行、第1竖列,计算对应二阶行列式。

    步骤依据

    实际板书给出的子式行列式,另加位置符号才得到余因子。

    补充解释
  4. 公式
    M12=∣2−3−3−4∣=−17M_{12}=\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}=-17
    解释

    删去第1横行、第2竖列,计算对应二阶行列式。

    步骤依据

    实际板书给出的子式行列式,另加位置符号才得到余因子。

    补充解释
结论

M11=−14,M21=−8,M31=1,M12=−17M_{11}=-14,\quad M_{21}=-8,\quad M_{31}=1,\quad M_{12}=-17. 这些是子式行列式,尚需加入位置符号并转置;后半段完成其余项和最终答案。

利用古典伴随矩阵求反矩阵的完整推导

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面完整展示从 det⁡(A)\det(A)、各 ∣Aij∣|A_{ij}|、adjAadj A 到 A−1A^{-1} 的全过程。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者按顺序说明各步并把数值代入伴随矩阵与反矩阵公式。

待核验内容
  1. 本站数学校订:按已核给定矩阵与实际末尾二阶子式,删去第一横行和第二竖列后的左上元素应为二。初段展开该字形目前无法再次直接核读,普通重取受阻;不把模型误读归咎原作者。

严格证明
步骤
  1. 公式
    det⁡(A)=1∣5−32−4∣−3∣2−3−3−4∣+(−2)∣25−32∣=−1≠0\det(A)=1\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}-3\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}+(-2)\begin{vmatrix}2&5\\-3&2\end{vmatrix}=-1\neq 0
    解释

    先沿第一行展开计算 AA 的行列式,得到 −1-1,并确认其非零。

    步骤依据

    本站依据已核给定矩阵与实际末尾子式、行列式值,独立校订展开公式;不声称已再次直接核读初段印字。

    补充解释
  2. 公式
    ∣A11∣=−14, ∣A21∣=−8, ∣A31∣=1, ∣A12∣=−17, ∣A22∣=−10, ∣A32∣=1, ∣A13∣=19, ∣A23∣=11, ∣A33∣=−1|A_{11}|=-14,\ |A_{21}|=-8,\ |A_{31}|=1,\ |A_{12}|=-17,\ |A_{22}|=-10,\ |A_{32}|=1,\ |A_{13}|=19,\ |A_{23}|=11,\ |A_{33}|=-1
    解释

    逐一计算删去相应行列后的九个二阶子式行列式。

    步骤依据

    画面逐项列出这些二阶行列式及其值。

    视频直接表达
  3. 公式
    adjA=[∣A11∣−∣A21∣∣A31∣−∣A12∣∣A22∣−∣A32∣∣A13∣−∣A23∣∣A33∣]adj A=\begin{bmatrix}|A_{11}|&-|A_{21}|&|A_{31}|\\-|A_{12}|&|A_{22}|&-|A_{32}|\\|A_{13}|&-|A_{23}|&|A_{33}|\end{bmatrix}
    解释

    把上面算出的子式行列式按伴随矩阵公式排列,注意符号交错且位置转置。

    步骤依据

    画面给出的伴随矩阵定义式。

    视频直接表达
  4. 公式
    adjA=[−148117−10−119−11−1]adj A=\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}
    解释

    将各 ∣Aij∣|A_{ij}| 的数值代入伴随矩阵公式,得到具体矩阵。

    步骤依据

    画面在代入后直接显示该结果。

    视频直接表达
  5. 公式
    A−1=1det⁡(A)adjA=1−1[−148117−10−119−11−1]A^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A=\frac{1}{-1}\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}
    解释

    使用反矩阵公式,把 det⁡(A)=−1\det(A)=-1 代入。

    步骤依据

    画面写出 A−1=1−1adjAA^{-1}=\frac{1}{-1}adj A。

    视频直接表达
  6. 公式
    A−1=[14−8−1−17101−19111]A^{-1}=\begin{bmatrix}14&-8&-1\\-17&10&1\\-19&11&1\end{bmatrix}
    解释

    将伴随矩阵每个元素乘以 −1-1,得到最终反矩阵。

    步骤依据

    画面最后显示该结果。

    视频直接表达
结论

本例中 A−1=[14−8−1−17101−19111]A^{-1}=\begin{bmatrix}14&-8&-1\\-17&10&1\\-19&11&1\end{bmatrix}。

例题详解 · 2

例題:利用 adj A 求 A^{-1}

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面題目框寫出「考慮矩陣 A = ... ,試求 adj A,並利用 adj A 求 A^{-1}」

  2. 声音
    观察依据

    原声读出例题目标并依次演算。

待核验内容
  1. 当前0–78秒段仅为前半段,全片后续给出完整答案。

  2. 本站数学校订:按已核给定矩阵与实际末尾二阶子式,删去第一横行和第二竖列后的左上元素应为二。初段展开该字形目前无法再次直接核读,普通重取受阻;不把模型误读归咎原作者。

题目

考慮矩陣 A=[13−225−3−32−4]A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix},試求 adj A,並利用 adj A 求 A^{-1}。

已知条件
  1. A=[13−225−3−32−4]A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix}

  2. 目標是先求古典伴隨矩陣 adj A,再求反矩陣 A^{-1}

目标

計算 adj A,並據此求 A^{-1}。

步骤
  1. 公式
    det⁡(A)=1∣5−32−4∣−3∣2−3−3−4∣+(−2)∣25−32∣=−1≠0\det(A)=1\begin{vmatrix}5&-3\\2&-4\end{vmatrix}-3\begin{vmatrix}2&-3\\-3&-4\end{vmatrix}+(-2)\begin{vmatrix}2&5\\-3&2\end{vmatrix}=-1\neq 0
    解释

    沿第一横行展开行列式,确认可逆。

    步骤依据

    本站依据已核给定矩阵与实际末尾子式、行列式值,独立校订展开公式;不声称已再次直接核读初段印字。

    补充解释
  2. 公式
    M11=−14,M21=−8,M31=1,M12=−17M_{11}=-14,\quad M_{21}=-8,\quad M_{31}=1,\quad M_{12}=-17
    解释

    计算前四个已讲解的子式行列式;另加位置符号才是余因子。

    步骤依据

    删去对应横行/竖列后的二阶行列式,按实际板书核验。

    补充解释
结果

det⁡(A)=−1≠0,M11=−14, M21=−8, M31=1, M12=−17\det(A)=-1\ne0,\quad M_{11}=-14,\ M_{21}=-8,\ M_{31}=1,\ M_{12}=-17. 仅当前0–78秒段尚未给最终答案;全片后续完整求出伴随矩阵和逆矩阵。

检验

判定可逆并核对二阶子式;这些值不是未经符号处理的余因子。最终答案另以两个方向乘积独立核验。

利用古典伴随矩阵求反矩阵的例题

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面标题为“例题:【利用 adj A 求 A^{-1}】”,并给出完整求解过程。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者逐步说明如何由子式行列式构造伴随矩阵,再求反矩阵。

题目

考虑矩阵 A=[13−225−3−32−4]A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix},试求 adjAadj A,并利用 adjAadj A 求 A−1A^{-1}。

已知条件
  1. A=[13−225−3−32−4]A=\begin{bmatrix}1&3&-2\\2&5&-3\\-3&2&-4\end{bmatrix}。

  2. 目标是先求 adjAadj A,再求 A−1A^{-1}。

目标

求出 adjAadj A 与 A−1A^{-1}。

步骤
  1. 公式
    det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0
    解释

    先计算行列式,确认可逆。

    步骤依据

    画面给出的第一行展开式。

    视频直接表达
  2. 公式
    ∣A11∣=−14, ∣A21∣=−8, ∣A31∣=1, ∣A12∣=−17, ∣A22∣=−10, ∣A32∣=1, ∣A13∣=19, ∣A23∣=11, ∣A33∣=−1|A_{11}|=-14,\ |A_{21}|=-8,\ |A_{31}|=1,\ |A_{12}|=-17,\ |A_{22}|=-10,\ |A_{32}|=1,\ |A_{13}|=19,\ |A_{23}|=11,\ |A_{33}|=-1
    解释

    计算所有二阶子式行列式。

    步骤依据

    画面逐项列出。

    视频直接表达
  3. 公式
    adjA=[−148117−10−119−11−1]adj A=\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}
    解释

    按伴随矩阵公式代入并整理符号。

    步骤依据

    画面给出的伴随矩阵结果。

    视频直接表达
  4. 公式
    A−1=1−1[−148117−10−119−11−1]A^{-1}=\frac{1}{-1}\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix}
    解释

    套用 A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A。

    步骤依据

    画面直接写出该式。

    视频直接表达
  5. 公式
    A−1=[14−8−1−17101−19111]A^{-1}=\begin{bmatrix}14&-8&-1\\-17&10&1\\-19&11&1\end{bmatrix}
    解释

    把矩阵整体乘以 −1-1,得到最终答案。

    步骤依据

    画面最后显示的结果。

    视频直接表达
结果

adjA=[−148117−10−119−11−1]adj A=\begin{bmatrix}-14&8&1\\17&-10&-1\\19&-11&-1\end{bmatrix},A−1=[14−8−1−17101−19111]A^{-1}=\begin{bmatrix}14&-8&-1\\-17&10&1\\-19&11&1\end{bmatrix}。

检验

视频未做代回验证;仅通过公式推导得出结果。

图示与动画 · 3

片頭標題頁

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 字幕依据
    观察依据

    黑底白字顯示「5-1 利用古典伴隨矩陣求反矩陣」與「林炳森 錄製」

图中对象
  1. 標題文字

  2. 錄製者姓名

变化过程
  1. 從黑底標題頁切換到白板式教學畫面

不变量
  1. 無數學運算內容

数学含义

此段僅為課程標題與錄製者資訊,不含數學推導。

例题与子式计算版面

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 图示
    观察依据

    畫面上方為例題與矩陣 A,中段為 det(A) 展開式,下方為多組 |A_{ij}| 的 2×2 行列式與結果

  2. 动画
    观察依据

    游標依序指向 A 的元素、det(A) 展開式、以及 A_{11},A_{21},A_{31},A_{12} 等子式行列式

待核验内容
  1. 当前0–78秒段未完成伴随矩阵;后续原片完成。

图中对象
  1. 矩阵A

  2. det(A)展开式

  3. 九个二阶子式行列式及数值

  4. 指针

变化过程
  1. 游標先指向題目中的矩陣 A

  2. 接著移到 det(A) 展開式

  3. 指针移到下方子式行列式计算区,依次停在|A_11|、|A_21|、|A_31|、|A_12|附近。

不变量
  1. 矩陣 A 的元素全程不變

  2. 已寫出的公式與數值在畫面中保持可見

数学含义

画面顺序先检验行列式,再逐项求子式;后续加入余因子符号并转置。

指针引导的分步演算

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 动画
    观察依据

    鼠标指针依次指向各个二阶行列式、伴随矩阵公式和最后的反矩阵结果。

  2. 声音
    观察依据

    讲解者边指边念出对应数值与步骤。

图中对象
  1. 矩阵 AA

  2. 九个二阶子式行列式

  3. 伴随矩阵公式

  4. 反矩阵结果

变化过程
  1. 先聚焦 det⁡(A)\det(A) 与各 ∣Aij∣|A_{ij}|。

  2. 再移到 adjAadj A 的符号排列。

  3. 最后移到 A−1A^{-1} 的数值结果。

不变量
  1. 页面始终为同一张手写/板书式例题页。

  2. 矩阵 AA 本身不变。

数学含义

视觉上的移动顺序对应计算顺序:先求子式,再组伴随矩阵,最后除以行列式得反矩阵。

易错点 · 2

子式不等于带符号余因子

时间近似
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    实际画面写|A_21|=−8,后续伴随矩阵相应位置为−|A_21|=8。

  2. 声音
    观察依据

    原声逐项说明子矩阵的行列式;记号与带符号余因子的区分由本站补充。

待核验内容
  1. 此為分析員補充提醒,非影片明確講出的易錯點

误区

把|A_ij|直接当成余因子,会遗漏(-1)^(i+j)的位置符号。

说明

本片A_ij是子矩阵,M_ij=det(A_ij)=|A_ij|是子式行列式。C_ij=(-1)^(i+j)M_ij才是余因子。例如M_21=−8,但C_21=8。实际原画后续加入负号,不是原作者算错。

伴随矩阵不是简单把余子式按原位置填入

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面中的 adjAadj A 把 ∣A21∣,∣A12∣,∣A32∣,∣A23∣|A_{21}|,|A_{12}|,|A_{32}|,|A_{23}| 放在带负号的位置,并且整体呈转置排布。

误区

容易误以为 adjAadj A 的第 (i,j)(i,j) 位就是 (−1)i+j∣Aij∣(-1)^{i+j}|A_{ij}| 且不转置。

说明

伴随矩阵是带符号余因子矩阵C的转置,第(i,j)项为C_ji=(-1)^(i+j)|A_ji|。须同时考虑符号与转置。

概念关系 · 5

利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法 → 行列式非零則反矩陣存在

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,据此判断本例可逆。

  2. 声音
    观察依据

    原声先确认行列式非零,再继续求逆步骤。

证明依赖
解释

求反矩陣的方法先依賴行列式非零這一存在性判準,之後才繼續計算古典伴隨矩陣。

子式行列式与带符号余因子 → 利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    題目要求先求 adj A,畫面隨後逐項計算 A_{ij}

  2. 声音
    观察依据

    原声先确认行列式非零,再继续求逆步骤。

待核验内容
  1. 当前分析段尚未完成,不能当成全片缺失。

应用
解释

先计算二阶子式M_ij,再加入位置符号形成C_ij并转置得到伴随矩阵。当前0–78秒段只完成前半部分,后续全片继续完成。

九个二阶子式行列式的计算 → 古典伴随矩阵的构造公式

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    先列出各 ∣Aij∣|A_{ij}|,随后代入 adjAadj A 的矩阵式。

先修
解释

必须先算出各二阶子式行列式,才能构造古典伴随矩阵。

古典伴随矩阵的构造公式 → 用古典伴随矩阵求反矩阵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面先给出 adjAadj A,再写 A−1=1−1adjAA^{-1}=\frac{1}{-1}adj A。

  2. 声音
    观察依据

    原声说明先构造伴随矩阵,再代入求逆公式。

应用
解释

古典伴随矩阵是求反矩阵公式中的核心组成部分。

行列式非零是可逆条件 → 用古典伴随矩阵求反矩阵

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面先写 det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,后面用 1−1\frac{1}{-1} 作为反矩阵公式中的系数。

证明依赖
解释

行列式非零是使用 A−1=1det⁡(A)adjAA^{-1}=\frac{1}{\det(A)}adj A 的前提,而且该行列式值直接进入最终公式。

问题定位 · 8

利用古典伴隨矩陣求反矩陣時,第一步要先做什麼?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵求逆的顺序与子式计算。

  2. 公式
    观察依据

    題目要求「試求 adj A,並利用 adj A 求 A^{-1}」

涉及知识点
  1. 利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法
  2. 行列式非零則反矩陣存在

為什麼求 A^{-1} 前要先算行列式並確認不等於零?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0,据此判断本例可逆。

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵求逆的顺序与子式计算。

涉及知识点
  1. 行列式非零則反矩陣存在
  2. 利用古典伴隨矩陣求反矩陣的方法

原片A_ij、|A_ij|与余因子C_ij分别表示什么?

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面以 |A_{ij}| 搭配 2×2 行列式逐項計算

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵求逆的顺序与子式计算。

涉及知识点
  1. 子式行列式与带符号余因子
  2. A_{ij}

本例中矩陣 A 的行列式是多少?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 det⁡(A)=...=−1≠0\det(A)=...=-1\neq 0

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵求逆的顺序与子式计算。

涉及知识点
  1. 沿第一横行展开行列式
  2. 例題:利用 adj A 求 A^{-1}

前半分析段算出的哪些值是子式行列式,如何再加入余因子符号?

依据清楚
补充解释
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    畫面顯示 |A_{11}|=-14, |A_{21}|=-8, |A_{31}|=1, |A_{12}|=-17

  2. 声音
    观察依据

    原声说明伴随矩阵求逆的顺序与子式计算。

待核验内容
  1. 当前前半段口头说明未完成M_12;其值由实际画面核验,后续全片继续。

涉及知识点
  1. 前半段计算的子式行列式
  2. 例題:利用 adj A 求 A^{-1}

如何用二阶子式行列式构造 3×3 矩阵的古典伴随矩阵?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面给出 adjAadj A 的具体排列公式。

涉及知识点
  1. 九个二阶子式行列式的计算
  2. 古典伴随矩阵的构造公式

已知古典伴随矩阵和行列式后,怎样求反矩阵?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面写出 A−1=1−1adjAA^{-1}=\frac{1}{-1}adj A 并给出最终矩阵。

涉及知识点
  1. 古典伴随矩阵的构造公式
  2. 用古典伴随矩阵求反矩阵
  3. 行列式非零是可逆条件

为什么在求反矩阵前要先检查行列式是否为零?

依据清楚
视频直接表达
来源依据
  1. 公式
    观察依据

    画面明确写出 det⁡(A)=−1≠0\det(A)=-1\neq 0。

涉及知识点
  1. 行列式非零是可逆条件
  2. 用古典伴随矩阵求反矩阵
覆盖情况与待核验内容

已覆盖 · 黑底標題頁,顯示課程名稱與錄製者,無數學推導內容。

已覆盖 · 当前0–78秒分析段:读题、沿第一横行展开求det(A)=−1,再依次计算部分二阶子式行列式。原片后续继续加入余因子符号、转置并求出最终逆矩阵。

已覆盖 · 计算 det⁡(A)\det(A) 并逐项求出九个二阶子式行列式。

已覆盖 · 把子式行列式代入古典伴随矩阵公式,得到 adjAadj A。

已覆盖 · 以伴随矩阵除以非零行列式,得到完整逆矩阵;末尾保持答案。实际155.554秒按156秒合同取整,无新增数学内容。

探索视频中的知识

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  • 行列式 讲解
    查看关联依据

    用一个3×3实方阵,完整演示行列式判定、九个二阶子式、余因子符号、转置构造伴随矩阵,以及由伴随矩阵求逆。配套说明区分子矩阵、子式行列式与带符号余因子,使用“横行、竖列”避免地区术语歧义,并独立核验两个方向的乘积均为单位矩阵;一般公式的证明不在本片范围内。

  • 矩阵 讲解定位 0:05
    查看关联依据

    实方阵行列式非零时可逆;原片将此判准应用于给定矩阵。