理论教育 分块矩阵的运算优化小技巧

分块矩阵的运算优化小技巧

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:,s.特别要强调是,在进行两个分块矩阵的乘法运算时,左矩阵A的列的分法必须与右矩阵B的行的分法完全一致,即子块Ai1,Ai2,…,Ait各自的列数分别等于子块B1j,B2j,…

分块矩阵的运算优化小技巧

矩阵的运算在以分块矩阵形式运算时会与原来的运算有一些变化.

(1)分块矩阵的加法

设分块矩阵A=(Aklp×q,B=(Bklp×q,其中A与B的对应子块Akl和Bkl都是同型矩阵,则

(2)分块矩阵的数乘

设分块矩阵A=(Aijp×q,k是一个实数,则

(3)分块矩阵的乘积

设A=(aijm×l,B=(bijl×n,按A的列的分法与B的行的分法相同的分块原则(A的行的分法与B的列的分法不限),把A与B分成

则AB=C=(Cijr×s,其中

Cij=Ai1B1j+Ai2B2j+…+AitBtj i=1,2,…,r;j=1,2,…,s.

特别要强调是,在进行两个分块矩阵的乘法运算时,左矩阵A的列的分法必须与右矩阵B的行的分法完全一致,即子块Ai1,Ai2,…,Ait各自的列数分别等于子块B1j,B2j,…,Btj各自的行数,其中i=1,2,…,r;j=1,2,…,s.

(4)分块矩阵的转置

设分块矩阵为

则A的转置矩阵为

注意 分块矩阵的转置,不但要把以子块为元素的行、列互换,且每个子块也要转置.(www.daowen.com)

合理地分块可以使矩阵内元素分布的特点更为清晰,运算更为简洁.

[例2.20] 设.利用矩阵的分块,求BT和ABT.

解 把矩阵B分成

把矩阵A与BT分别进行如下的分块

[例2.21] 设方阵,其中B和C都为可逆矩阵,证明:矩阵A可逆,并求A-1.

证 因为,所以A可逆.设A有逆矩阵,为H,将H按A的分块方法进行分块,并记

则有

由于B和C都为可逆矩阵,可解得

从本例可以看到,利用将矩阵分块进行求逆的方法,可以将高阶矩阵的求逆问题转化成低阶矩阵的求逆问题,从而大大减少计算量.

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