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【公式】分块矩阵的求逆公式

作者 : 老饼 发表日期 : 2023-01-27 05:25:39 更新日期 : 2024-12-21 08:07:04
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当需要对矩阵求逆时,往往对矩阵进行分块求逆可以带来极大的便利

本文讲解分块矩阵求逆时的两种常用公式,以及两种公式的具体推导过程

通过本文,可以了解分块矩阵如何求逆,以及分块矩阵求逆公式是如何推导出来的




    01. 分块矩阵的求逆公式    




本节展示分块矩阵求逆的公式,共两种形式




     分块矩阵的求逆公式    


设矩阵A的分块表示如下:
 
假设A11,A22的逆存在,则A的求逆公式共有两种
 A的逆矩阵B如下:
 一、分块矩阵求逆公式(形式一):                                            

             

 其中,          

 二、分块矩阵求逆公式(形式二):                                            

            

 其中,        







   02. 分块矩阵求逆公式-形式一推导过程   




本节展示分块矩阵求逆公式形式一的详细推导进程




    形式一推导过程    


设 是A的逆

则有

 

展开即有 :
(1)  
(2)    
(3)    
(4) 

1. 用(2)(4)式共同消掉B12,从而求得B22
 

 
 
 2. 将B22代入(2)式求得B12 
 
 
 备注:(2)式右边为0,比(4)式更简洁,故代入(2)而不是(4)
 
 3. 用(1)(3)式消掉B11,从而求得B21
 

 

注意到与 有共同元素,可以用简化: 
 

 ✍️备注
第4个等式乘以 是为了去掉逆矩阵
不选择是因为在求时已经使用了的逆,消或不消没有太大意义

4. 将B21代入(1)式求得B11 
 
✍️备注
 代入(3)式,结果需要求A21的逆,故代入(1)式
(1)式虽然要求
的逆,但的逆在其它式中已经使用了,并不增加计算量
结果整理
统一记 ,则整理可得
                                             
 
 
  

最终得到


其中
 







  03. 分块矩阵求逆公式-形式二推导过程  




本节展示分块矩阵求逆公式形式二的详细推导进程




    形式二推导过程    


设 是A的逆
则有


展开即有 :
(1) 
(2)    
(3)    
(4) 

1. 用(1)(3)式共同消掉B21,从而求得B11

 
 2.  将B11代入(3)式求得B21
 

 

3. 用(2)(4)式消掉B22 ,从而求得B12
 

 

4. 将B12代入(4)式求得B22
 
结果整理
统一记  为
则有


最终得到:

其中
 






    参考文献:【1】《分块矩阵求逆公式及证明》:https://www.doc88.com/p-1935040612981.html (备注:文中第二种形式是错误的)








 End 





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