#algebra ## Более простое определение Ранг нулевой матрицы любых размеров равен нулю Ранг любого ненулевого вектора-строки (-столбца) равен единице. Ранг матрицы по строкам равен рангу матрицы по столбцам. **Ранг матрицы** - максимальное количество [[Линейная зависимость векторов|линейно независимых]] строк (столбцов) ### Метод окаймляющих миноров НЕ ПУТАТЬ С МИНОРАМИ В ОПРЕДЕЛИТЕЛЯХ!!!! Здесь минор - определитель, составленный из чисел, находящихся на пересечении различных $\LARGE k$ строк и различных $\LARGE k$ столбцов матрицы, $\LARGE k$ - **порядок минора**. ДЛЯ ЭТОГО МАТРИЦА НЕ ОБЯЗАНА БЫТЬ КВАДРАТНОЙ >[!Пример] >![[Pasted image 20250103122743.png]] Метод окаймляющих миноров - способ быстрого нахождения ранга матрицы. 1) ранг матрицы не больше минимальной размерности строк или столбцов 2) ранг матрицы не меньше 1 (если матрица ненулевая) 3) смотрим на миноры второго порядка, если не находим минор, не равный 0, то ранг = 1 4) если есть хотя бы один ненулевой минор второго порядка, то смотрим на миноры третьего порядка, В КОТОРЫЕ ВХОДИТ ПРЕДЫДУЩИЙ МИНОР 5) если третьего порядка все нулевые, то ранг = 2, если нет, то продолжаем дальше >[!Пример работы метода] >![[Pasted image 20250103123311.png]] >![[Pasted image 20250103123322.png]] ### Метод Гаусса Найти ранг методом Гаусса: 1) привести матрицу к ступенчатому виду 2) ранг матрицы равен количеству строк ### Применение ранга Основная необходимость использования концепта ранга матрицы - исследование совместности СЛАУ. **Теорема Кронекера-Капелли**: > Если ранг матрицы системы равен рангу расширенной матрицы системы, то система совместна, причем, если данное число совпадает с количеством неизвестных, то решение единственно ## Более формальное определение **Ранг системы [[Вектор|векторов]]** - [[Размерность пространства|размерность]] её линейной оболочки. **Ранг [[Matrix|матрицы]]** - ранг системы её строк. Обозначается $\LARGE \text{rk}A$ или $\LARGE \text{rg}A$. ## Равенство рангов эквивалентных матриц Системы векторов $\LARGE \{a_1, a_2, ..., a_n\}$ и $\LARGE \{b_1, b_2, ..., b_m\}$ называются **эквивалентными**, если каждый из векторов $\LARGE b_j$ [[Линейная зависимость векторов|линейно выражается]] через $\LARGE a_1, a_2, ... , a_n$ и, наоборот, каждый из векторов $\LARGE a_i$ линейно выражается через $\LARGE b_1, b_2, ..., b_m$. Это равносильно сопвадению линейных оболочек: $\LARGE \langle a_1, a_2, ..., a_n \rangle = \langle b_1, b_2, ... , b_m \rangle$ Поэтому ранги эквивалентных систем векторов равны. Отсюда из определения элементарных преобразований (из $\LARGE \uparrow$ ): системы строк матриц $\LARGE A$ и $\LARGE A'$, где последняя получена из первой путем элементарных преобразований, имеют равные ранги. Отсюда: **Ранг матрицы равен числу ненулевых строк любой ступенчатой матрицы, к которой она приводится элементарными преобразованиями строк** ![[Pasted image 20241125163734.png]] ### Теорема Кронекера-Капелли Система линейных уравнений совместна тогда и только тогда, когда ранг матрицы ее коэффициентов равен рангу расширенной матрицы. (см. [[Gaussian elimination#^7708b0]]) ### Теорема об определенности совместной системы линейных уравнений Совместная система линейных уравнений является определенной тогда и только тогда, когда ранг матрицы её коэффициентов равен числу неизвестных ### Теорема о размерности пространства решений системы Размерность пространства решений системы однородных линейных уравнений с $\LARGE n$ неизвестными и матрицей коэффициентов $\LARGE A$ равна $\LARGE n-\text{rk}A$ ![[Pasted image 20241125165324.png]] ![[Pasted image 20241125165335.png]] ### Теорема о неизменении ранга системы столбцов матрицы при элементарных преобразованиях ![[Pasted image 20241125173424.png]] ### Теорема о ранге столбцов ![[Pasted image 20241125173825.png]] (не превосходит - из теоремы о монотонности размерности)