
【计】 reduced incidence matrix
curtail; curtailment; cut short; hold down; keep down
【计】 hold-down
【医】 minify
【经】 narrow; reduction
【化】 incidence matrix
在电气工程与图论领域,缩减关联矩阵(Reduced Incidence Matrix)是描述网络拓扑结构的基础数学工具。该矩阵通过消除原始关联矩阵的线性相关行,建立具有独立约束条件的系统方程。
定义与数学表达
设图G包含n个节点和b条支路,原始关联矩阵A为n×b矩阵,其元素满足:
$$a_{ij}= begin{cases} +1 & text{支路j离开节点i} -1 & text{支路j进入节点i} 0 & text{其他情况} end{cases} $$
缩减关联矩阵A_r通过删除任意参考节点对应行得到,维度为(n-1)×b。这种降维处理保持了基尔霍夫电流定律(KCL)的独立性(参考:《电路理论基础》高等教育出版社)。
典型应用
算例说明
考虑图G含3节点4支路,其原始关联矩阵为:
$$A= begin{bmatrix} 1 & -1 & 0 & 0 0 & 1 & -1 & -1 -1 & 0 & 1 & 1 end{bmatrix} $$
选定节点3为参考点,缩减后矩阵变为:
$$A_r= begin{bmatrix} 1 & -1 & 0 & 0 0 & 1 & -1 & -1 end{bmatrix} $$
该矩阵满足rank(A_r)=2,对应图的独立节点数(MIT开放式课程讲义EE605)。
缩减关联矩阵是图论和电路分析中常用的一种矩阵形式,主要用于描述节点与边(或支路)的关联关系。以下是详细解释:
特征 | 标准关联矩阵 | 缩减关联矩阵 |
---|---|---|
行数 | n(所有节点) | n-1(移除参考节点) |
冗余性 | 包含冗余信息(行和为0) | 消除冗余,更简洁 |
典型用途 | 无向图描述 | 有向图/电路分析 |
例如,在电路中选择一个接地点(参考节点),缩减关联矩阵会省略该节点对应的行,其余节点电压均相对于参考节点计算。这种简化减少了方程数量,同时保留完整的电路连接信息。
如果需要进一步了解具体计算方法或应用案例,可以参考电路理论或图论相关教材。
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