學習過線性代數(shù)的同學,在學習到矩陣運算這一節(jié)的時候,一定看到過這個矩陣乘法的運算規(guī)則:
1、如何解線性方程組
解線性方程組,是我們從初中就學過的知識:
【例】:解三元一次方程組

2、如何用矩陣初等行變換的方法解線性方程組
在計算中,我們發(fā)現(xiàn):這樣的符號,在計算中完全可以省略,只要計算的時候,把每個未知數(shù)的系數(shù)位置明確即可。所以,以后這樣的方程組之間的運算,就用矩陣的初等行變換來代替了:
矩陣第一行4個元素,從左到右依次表示第一個方程3個未知數(shù)的系數(shù)和等號右邊的2。其他行也同理。(虛線只是方便區(qū)分系數(shù)和等號右邊的數(shù)字,沒有實際意義)
而我們前面解方程的過程,也簡化為了對矩陣做初等行變換的過程:
經(jīng)過一系列的初等行變換之后,矩陣變成了這樣:
方程組自然就解出來了。
到這一步,你可能覺得已經(jīng)很完美了,但是數(shù)學家覺得,這種方法還是不夠簡潔。
3、用矩陣記錄初等行變換的過程
仔細觀察矩陣初等行變換的過程:我們發(fā)現(xiàn),把某行加到某行,把某行乘某個數(shù),這些帶有規(guī)則數(shù)字的內(nèi)容,其實也可以表示為一個矩陣!
比如:
我們把這三串數(shù)字,按照順序:對第1行的變換過程記錄,就寫在第1行,第2行的變換過程記錄,就寫在第2行:
這個拼出來的矩陣,里面記錄了上一次初等行變換的信息。
現(xiàn)在我們開始定義矩陣的乘法了:
這個過程,現(xiàn)在就寫成了(剛才那個記錄變換過程的矩陣被放在了原矩陣的左邊):
這樣矩陣乘法的計算規(guī)則就很自然的被定義出來了。
為了表述方便,我們把這個乘法簡記為:
4、解方程組,需要若干次初等行變換
這樣一來,一個復雜的解方程組過程,用三個字母和一個等號簡潔的表示出來了。
感興趣的同學可以驗算一下:
因為這里面是很多個初等行變換乘在一起的運算了,這個運算就不初等了。我們就只管他叫行變換好了。
當然,線性代數(shù)這門學科發(fā)展到今天,矩陣乘法的意義已經(jīng)遠遠超出了解方程組這樣簡單的運用范疇了。如果單純的考慮這樣的矩陣乘法,我們發(fā)現(xiàn),只要的列數(shù)和的行數(shù)相同,矩陣乘法就可以順利的進行下去。
5、重點:不可以隨意交換乘法的順序
總結(jié)
聰明的你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了:我們文章開頭的那個看起來莫名其妙的求和項,只不過是把每一行的整體運算,拆解成了每個元素單獨的運算: