Ранг матрицы Рангом матрицы называется наибольший из порядков ее миноров, отличных от нуля. Ранг матрицы А обозначается r (A).
Ранг матрицы не изменится, если:
1) Поменять местами любые два параллельных ряда.
2) Умножить каждый элемент ряда на один и тот же отличный от нуля множитель.
3) Прибавить к элементам ряда соответствующие элементы любого другого параллельного ряда, умноженные на один и тот же множитель.
4) Вычеркнуть ряд, все элементы которого равны нулю.
Такие преобразования называются эквивалентными. В результате эквивалентных преобразований получается матрица, эквивалентная исходной. Эквивалентность матриц обозначается : А ~ В.
Ранг матрицы вычисляется методом окаймления или методом элементарных преобразований.
Метод окаймления. Минор Мк+1 порядка (к+1), содержащий в себе минор Мк порядка к, называется окаймляющим минор Мк. Если у матрицы существует минор Мк 0, а все окаймляющие его миноры Мк+1=0, то r (A)=k.
Пример. Найти ранг матрицы .
Решение. Составляем минор второго порядка .
Так как минор второго порядка отличен от нуля, то вычисляем минор третьего порядка, окаймляющий минор второго порядка:
.
Минор третьего порядка равен нулю, существует минор второго порядка, отличный от нуля, значит ранг матрицы А равен двум: .
Метод эквивалентных преобразований.
С помощью эквивалентных преобразований матрицу приводят к ступенчатому виду (все элементы, стоящие ниже главной диагонали должны быть равны нулю). Ранг матрицы ступенчатого вида равен числу ненулевых строк этой матрицы.
Пример. Найти ранг матрицы .
Решение. Выполним следующие преобразования:
1) к элементам второй строки прибавим элементы первой строки , умноженные на (-2);
2) к элементам третьей – элементы первой, умноженные на (-4);
3) к элементам четвертой – элементы первой, умноженные на (-5);
4) затем из элементов третьей и четвертой строк вычтем элементы второй строки:
~ ~
Вычеркиваем третью и четвертую строки, так как все элементы этих строк равны нулю. Получаем матрицу, эквивалентную матрице В, состоящую из двух строк: . Т.е. r (B) =2.