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无穷小矩阵变化


BAe 为方阵,其中 e 很小,并定义

 B=A(I+e),
(1)

其中 I单位矩阵。那么 B 的逆矩阵近似为

 B^(-1)=(I-e)A^(-1).
(2)

这可以通过相乘来验证

BB^(-1)=(A+Ae)(A^(-1)-eA^(-1))
(3)
=AA^(-1)-AeA^(-1)+AeA^(-1)-Ae^2A^(-1)
(4)
=I-Ae^2A^(-1)
(5)
 approx I.
(6)

注意,如果我们改为设 B^'=A+e,并寻找形如 形如 B^('-1)=A^(-1)+C 的逆矩阵,我们得到

B^'B^('-1)=(A+e)(A^(-1)+C)
(7)
=AA^(-1)+AC+eA^(-1)+eC
(8)
=I+AC+e(C+A^(-1))
(9)
 approx I.
(10)

为了消除 e 项,我们需要 C=-A^(-1)。然而,这样 AC=-I,所以 BB^(-1)=0,因此不可能存在这种形式的逆矩阵。

B' 的精确逆矩阵可以如下找到。

 B^'=A(I+e)=A(I+A^(-1)e),
(11)

因此

 B^('-1)=[A(I+A^(-1)e)]^(-1).
(12)

使用一般的矩阵逆恒等式,然后得到

 B^('-1)=(I+A^(-1)e)^(-1)A^(-1).
(13)

另请参阅

无穷小旋转

使用 探索

请引用为

韦斯坦因,埃里克·W. "无穷小矩阵变化。" 来自 MathWorld—— 资源。 https://mathworld.net.cn/InfinitesimalMatrixChange.html

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