为什么矩阵行秩等于列秩?

之前 我的文章 讲到过矩阵的秩,其实主要讲得是列秩。

虽然,矩阵的秩=列秩=行秩,但是究竟,多亏大家宽容,当时是含混过去了。

今天我就想来直观的回答一下,为什么行秩=列秩,还掉之前欠下的帐。

1 行秩和列秩

我们来看看这个矩阵:

以 的列向量为基:

可以得到 的列空间(灰色网格表示空间,具体的可以看下 这篇文章 ):

而列秩指的就是列空间的维度,可以看出来,这里为2。

以 的行向量为基:

可以得到 的行空间:

而行秩指的就是行空间的维度,可以看出来,这里也为2。

行空间、列空间的形状差异巨大,从图像上很难直观的看出行秩、列秩一定相等。

不过大家可以通过操作矩阵来感受下,行秩、列秩一定相等(为了方便观看,我使用了单位平行四边形来代替空间的网格):

2 矩阵乘法的计算

为什么会相等?要证明这个问题,我们就需要找到一个把行空间、列空间关联起来的办法。

矩阵的乘法就是提供了这样的一种办法。

2.1 两种矩阵乘法的计算方法

2.1.1 列向量的线性组合

这是我最喜欢的一种计算方法,我在 如何理解矩阵乘法 中就是用的这个方法,这里简单介绍一下,详细的请看前文。