2

Подматрицы и разбиение матриц на блоки

[4/100%]
Показать
LaTeX
Задача 2.1

Пусть A∗A_* — подматрица размера r×sr \times s матрицы AA размера m×nm \times n, полученная вычёркиванием строк i1,…,im−ri_1, \ldots , i_{m-r} и столбцов j1,…,jn−sj_1, \ldots , j_{n-s} (из AA), а B∗B_* — подматрица A′A' размера s×rs \times r, полученная вычёркиванием строк j1,…,jn−sj_1, \ldots , j_{n-s} и столбцов i1,…,im−ri_1, \ldots , i_{m-r} (из A′A'). Проверьте, что

B∗=A∗′. B_* = A_*'.
?
Задача 2.2

Проверьте,

?
(a)

что главная подматрица симметрической матрицы симметрична,

(b)

что главная подматрица диагональной матрицы диагональна, и

(c)

что главная подматрица верхнетреугольной матрицы верхнетреугольна.

Задача 2.3

Пусть

A=(A11A12⋯A1r0A22⋯A2r⋮⋱⋮00⋯Arr) A = \left(\begin{smallmatrix} A_{11} & A_{12} & \cdots & A_{1r} \\ 0 & A_{22} & \cdots & A_{2r} \\ \vdots & & \ddots & \vdots \\ 0 & 0 & \cdots & A_{rr} \end{smallmatrix}\right)

— верхняя блочно-треугольная матрица размера n×nn \times n, чей блок AijA_{ij} имеет размеры ni×njn_i \times n_j (j≥i=1,…,rj \geq i = 1, \ldots , r). Покажите, что AA верхнетреугольна тогда и только тогда, когда каждый из её диагональных блоков A11,A22,…,ArrA_{11}, A_{22}, \ldots , A_{rr} верхнетреугольный.

?
Задача 2.4

Пусть

A=(A11A12⋯A1cA21A22⋯A2c⋮⋮⋮Ar1Ar2⋯Arc) A = \left(\begin{smallmatrix} A_{11} & A_{12} & \cdots & A_{1c} \\ A_{21} & A_{22} & \cdots & A_{2c} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ A_{r1} & A_{r2} & \cdots & A_{rc} \end{smallmatrix}\right)

— разбитая на блоки матрица размера m×nm \times n, чей блок AijA_{ij} имеет размеры mi×njm_i \times n_j. Проверьте, что

A′=(A11′A21′⋯Ar1′A12′A22′⋯Ar2′⋮⋮⋮A1c′A2c′⋯Arc′); A' = \left(\begin{smallmatrix} A_{11}' & A_{21}' & \cdots & A_{r1}' \\ A_{12}' & A_{22}' & \cdots & A_{r2}' \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ A_{1c}' & A_{2c}' & \cdots & A_{rc}' \end{smallmatrix}\right);

другими словами, проверьте, что A′A' можно представить как разбитую на блоки матрицу, состоящую из cc строк и rr столбцов блоков, блок ijij которой есть транспонированный блок Aji′A_{ji}' блока AjiA_{ji} матрицы AA. И, полагая

B=(B11B12⋯B1vB21B22⋯B2v⋮⋮⋮Bu1Bu2⋯Buv), B = \left(\begin{smallmatrix} B_{11} & B_{12} & \cdots & B_{1v} \\ B_{21} & B_{22} & \cdots & B_{2v} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ B_{u1} & B_{u2} & \cdots & B_{uv} \end{smallmatrix}\right),

— разбитая на блоки матрица размера p×qp \times q, чей блок BijB_{ij} имеет размеры pi×qjp_i \times q_j, проверьте также, что если c=uc = u и nk=pkn_k = p_k (k=1,…,ck = 1, \ldots , c) [в этом случае все произведения AikBkjA_{ik}B_{kj} (i=1,…,ri = 1, \ldots , r; j=1,…,vj = 1, \ldots , v; k=1,…,ck = 1, \ldots , c), как и произведение ABAB, существуют], то

AB=(F11F12⋯F1vF21F22⋯F2v⋮⋮⋮Fr1Fr2⋯Frv), AB = \left(\begin{smallmatrix} F_{11} & F_{12} & \cdots & F_{1v} \\ F_{21} & F_{22} & \cdots & F_{2v} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ F_{r1} & F_{r2} & \cdots & F_{rv} \end{smallmatrix}\right),

где Fij=∑k=1cAikBkj=Ai1B1j+Ai2B2j+⋯+AicBcjF_{ij} = \sum_{k=1}^{c} A_{ik}B_{kj} = A_{i1}B_{1j} + A_{i2}B_{2j} + \cdots + A_{ic}B_{cj}.

?