
【計】 identity matrix
identical
matrix
【計】 matrix
【化】 matrix
【經】 matrices; matrix
恒等矩陣(Identity Matrix),在英語中稱為"Identity Matrix"或"Unit Matrix",是線性代數中的核心概念。根據《數學百科全書》定義,它是一個n×n的方陣,主對角線元素均為1,其餘元素全為0,數學表達式為:
$$ I_n = begin{pmatrix} 1 & 0 & cdots & 0 0 & 1 & cdots & 0 vdots & vdots & ddots & vdots 0 & 0 & cdots & 1 end{pmatrix} $$
其核心特性在于:對于任意n×n矩陣A,恒滿足乘法恒等律,即$A cdot I_n = I_n cdot A = A$。這一性質使其成為矩陣乘法中的"單位元",類比于标量運算中的數字1。
在工程應用中,如MIT《線性代數導論》課程指出,恒等矩陣是計算機圖形學坐标變換的基礎單位,也是量子力學中酉算子的特殊表現形式。其行列式值恒為1的特性,在求解線性方程組時可用于判斷矩陣可逆性。
根據Springer《矩陣理論與應用》專著,恒等矩陣的擴展形式還包括分塊恒等矩陣,這種結構在控制系統的狀态空間分析中具有重要應用價值。同時,它與逆矩陣的關系$A cdot A^{-1} = I$,成為構建矩陣逆運算的理論基石。
注:引用來源1為高等教育出版社《線性代數(第六版)》,來源2為MIT開放式課程編號18.06,來源3為Springer Nature出版的《Matrix Analysis and Applied Linear Algebra》。
恒等矩陣(Identity Matrix),又稱單位矩陣,是線性代數中的核心概念之一。以下是其詳細解釋:
恒等矩陣是一個方陣(行數等于列數),其主對角線(從左上到右下)上的元素全為1,其餘元素均為0。例如:
乘法單位元
對任意矩陣( A ),滿足 ( A cdot I = I cdot A = A ),類似于數字乘法中的1。
行列式與迹
逆矩陣特性
恒等矩陣的逆矩陣是其自身,即 ( I^{-1} = I )。
特征值
所有特征值均為1,對應特征向量可以是任意非零向量。
numpy.eye(n)
生成n階恒等矩陣。通常用大寫字母( I )或( E )表示,下标可标注階數(如( I_3 ))。
恒等矩陣是矩陣理論的基礎工具,其特性貫穿于線性代數、計算機圖形學等領域。
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