MatrixCalc

矩阵乘法是怎么运算的

行乘列的规则、为什么维数必须匹配、为什么 AB ≠ BA,以及哪些性质依然成立。

要把 A(m×n)乘以 B(n×p),内层维数必须匹配:A 的列数必须等于 B 的行数。结果是 m×p 的矩阵。

规则

乘积的第 (i, j) 个元素,是 A 的第 i 行与 B 的第 j 列的点积:

c(i,j) = a(i,1)·b(1,j) + a(i,2)·b(2,j) + … + a(i,n)·b(n,j)

12
34
×
56
78
=
1922
4350

验算第一个元素:1·5 + 2·7 = 19。打开分步解答面板,我们的计算器会展示每一个这样的展开式。

AB 不等于 BA

矩阵乘法不满足交换律BA 经常根本没有定义;即使两个乘积都存在,通常也是不同的矩阵。把一串变换的顺序颠倒,结果确实会变——先旋转再反射,和先反射再旋转不是一回事。

仍然成立的性质

  • 结合律:(A·B)·C = A·(B·C)
  • 分配律:A·(B + C) = A·B + A·C
  • 单位元:I·A = A·I = A
  • 转置会反序:(A·B)ᵀ = Bᵀ·Aᵀ
  • 行列式相乘:det(A·B) = det(A)·det(B)

还有一点要当心:A·B = 0 并不意味着 A 或 B 是零矩阵。与普通数不同,矩阵存在零因子。

Aⁿ 只对方阵有意义,而 A⁰ 定义为单位矩阵。用反复平方来算——A⁸ = ((A²)²)²——只需 3 次乘法,而不是 7 次。

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想动手试试? 打开矩阵计算器 并展开分步解答面板。