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如何使用分块技巧计算逆矩阵?

最编程 2024-01-25 15:14:33
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用分块的方法求逆矩阵需要先将原矩阵分成若干块,然后利用分块矩阵求逆的公式求出逆矩阵。

设原矩阵为 A=[A11A12A21A22]A=\begin{bmatrix} A_{11} & A_{12} \\ A_{21} & A_{22} \end{bmatrix},其中 A11A_{11}m×mm \times m 的矩阵。设逆矩阵为 A1=[X11X12X21X22]A^{-1}=\begin{bmatrix} X_{11} & X_{12} \\ X_{21} & X_{22} \end{bmatrix}

根据矩阵乘法的定义,我们可以得到以下方程组:

{A11X11+A12X21=ImA21X11+A22X21=OnmA11X12+A12X22=Om×(nm)A21X12+A22X22=Inm\begin{cases} A_{11}X_{11}+A_{12}X_{21}=I_m \\ A_{21}X_{11}+A_{22}X_{21}=O_{n-m} \\ A_{11}X_{12}+A_{12}X_{22}=O_{m \times (n-m)} \\ A_{21}X_{12}+A_{22}X_{22}=I_{n-m} \end{cases}

其中 II 为单位矩阵,OO 为零矩阵。

解出上述方程组,即可得到逆矩阵 A1A^{-1}

需要注意的是,分块的大小需要根据具体情况来确定,一般需要满足分块后的子矩阵都能够求逆。此外,分块求逆的方法通常用于处理大型矩阵,因为对于小型矩阵来说,直接使用高斯-约旦消元法求逆更为高效。