Обращение матриц

Матрица X является обратной по отношению к заданной квадратной матрице A, если их произведение дает единичную матрицу E:

В единичной матрице элементы главной диагонали равны 1, а все остальные элементы равны 0.

Как известно, произведение двух квадратных матриц A и X порядка n дает квад­рат­ную матрицу C того же порядка, элементы которой вычисляются по формуле:

(4.19)

Алгоритм обращения матриц, т.е. вычисления элементов матрицы X, удовлетворяю­щих матричному уравнению (4.18), рассмотрим на примере матриц третьего порядка:

;

;

Уравнение (4.18) с учетом формулы (4.19) для этих матриц имеет вид:

Фактически здесь записаны три СЛАУ третьего порядка:

Их особенностью является то, что все три системы имеют одну и ту же матрицу коэффициентов при неизвестных, а именно матрицу А.

Итак, чтобы найти матрицу X, обратную к заданной матрице А порядка n, надо решить n систем линейных уравнений, матрицей коэффициентов которых является исходная матрица А, а вектор-столбцами свободных членов являются столбцы еди­ничной матрицы E.

При использовании метода Гаусса решения этих n систем прямой ход можно осу­ществить одновременно для всех систем. Расширенная матрица при этом будет иметь по­рядок n х 2n; ее левая половина есть матрица А, правая - матрица E.