
【计】 triangular matrix
三角矩阵(Triangular Matrix)是线性代数中的核心概念,指矩阵中主对角线以上或以下的所有元素均为零的方阵。根据零元素的位置,分为上三角矩阵和下三角矩阵两类:
上三角矩阵(Upper Triangular Matrix)
主对角线以下的元素全为零,即当 ( i > j ) 时,元素 ( a_{ij} = 0 )。例如:
$$ begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 0 & 4 & 5 0 & 0 & 6 end{bmatrix} $$
下三角矩阵(Lower Triangular Matrix)
主对角线以上的元素全为零,即当 ( i < j ) 时,元素 ( a_{ij} = 0 )。例如:
$$ begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 2 & 3 & 0 4 & 5 & 6 end{bmatrix} $$
行列式计算
三角矩阵的行列式等于主对角线元素的乘积:
( det(A) = a{11} times a{22} times cdots times a_{nn} ) 。
方程组求解的简化
在解线性方程组 ( Ax = b ) 时,若 ( A ) 为三角矩阵,可通过前向替代(下三角)或回代(上三角)快速求解,计算复杂度仅为 ( O(n) ) 。
特征值与对角元素
三角矩阵的特征值即为主对角线元素,这一性质简化了特征分析过程 。
矩阵分解
三角矩阵是LU分解的核心输出(( A = LU ),其中 ( L ) 为下三角,( U ) 为上三角),用于高效求解方程组 。
数值稳定性
在Cholesky分解(( A = LL^T ))中,下三角矩阵 ( L ) 可处理对称正定矩阵,提升数值计算稳定性 。
工程与科学计算
电路分析(节点电压法)、结构力学(刚度矩阵)等领域依赖三角矩阵简化复杂计算 。
汉英对照
三角矩阵 → Triangular Matrix
上三角矩阵 → Upper Triangular Matrix
下三角矩阵 → Lower Triangular Matrix
严格三角矩阵(对角线含零) → Strictly Triangular Matrix
特殊类型
对角矩阵是上、下三角矩阵的交集,非零元素仅存于主对角线 。
三角矩阵是线性代数中的一类特殊矩阵,主要分为上三角矩阵和下三角矩阵两种类型,其核心特征在于非零元素的分布位置。
上三角矩阵:所有主对角线(从左上到右下)以下的元素均为零。数学上,矩阵元素满足当行号 ( i > j ) 时,( a_{ij} = 0 )。例如一个3阶上三角矩阵为: $$ begin{pmatrix} a & b & c 0 & d & e 0 & 0 & f end{pmatrix} $$
下三角矩阵:所有主对角线以上的元素均为零,即当行号 ( i < j ) 时,( a_{ij} = 0 )。例如: $$ begin{pmatrix} a & 0 & 0 b & c & 0 d & e & f end{pmatrix} $$
三角矩阵在解线性方程组时具有高效性。例如:
这类矩阵还广泛用于矩阵分解(如LU分解、Cholesky分解)和数值分析中,能显著降低计算复杂度。
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