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1.7 LU分解

1.7.1-3
\\ 略。\\
1.7.4 \quadnn阶方阵T=[1112112112].T=\begin{bmatrix} 1&-1\\ -1&2&-1\\ &-1&2&\ddots\\ &&\ddots&\ddots&-1\\ &&&-1&2 \end{bmatrix}.利用初等变换证明,存在分解式T=LUT=LU,其中LL是下三角矩阵,UU是上三角矩阵。据此求出T1T^{-1}
\\ 证明:\\ 可以发现从第一行开始,将每一行加到下一行就能将TT化为上三角矩阵,即[11111]T=[11111]\begin{bmatrix} 1\\ 1&1\\ &\ddots&\ddots\\ &&1&1 \end{bmatrix}T=\begin{bmatrix} 1&-1\\ &1&\ddots\\ &&\ddots&-1\\ &&&1 \end{bmatrix}于是T=LU=[11111][11111].T=LU=\begin{bmatrix} 1\\ -1&1\\ &\ddots&\ddots\\ &&-1&1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 1&-1\\ &1&\ddots\\ &&\ddots&-1\\ &&&1 \end{bmatrix}. 所以T1=U1L1=[111111][111111]=[nn1n21n1n1n21n2n2n211111].T^{-1}=U^{-1}L^{-1}=\begin{bmatrix} 1&1&\cdots&1\\ &1&\ddots&\vdots\\ &&\ddots&1\\ &&&1 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} 1\\ 1&1\\ \vdots&\ddots&\ddots\\ 1&\cdots&1&1 \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} n&n-1&n-2&\cdots&1\\ n-1&n-1&n-2&\cdots&1\\ n-2&n-2&n-2&\cdots&1\\ \vdots&\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\ 1&1&1&\cdots&1 \end{bmatrix}.