方块矩阵,也称方阵、方矩阵或正方矩阵[1],是行数及列数皆相同的矩阵。由
矩阵组成的集合,连同矩阵加法和矩阵乘法,构成环。除了
,此环并不是交换环。
线性代数
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
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向量 · 向量空间 · 行列式 · 矩阵
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向量
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标量 · 向量 · 向量空间 · 向量投影 · 外积(向量积) · 内积(数量积)
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M(n, R),即实方块矩阵环,是个实有单位的结合代数。M(n, C),即复方块矩阵环,则是复结合代数。
单位矩阵
的对角线全是1而其他位置全是0,对所有
矩阵
及
矩阵
都有
及
。
例如,若
:

单位矩阵是方块矩阵环的单位元。
方块矩阵环的可逆元称为可逆矩阵或非奇异方阵。
矩阵
是可逆当且仅当存在矩阵
使得
。
此时
称为
的逆矩阵,并记作
。
所有
矩阵在乘法上组成一个群(亦是一个李群),称为一般线性群。
若数字
和非零向量
满足
,则
为
的一个特征向量,
是其对应的特征值。数字
为
的特征值当且仅当
可逆,又当且仅当
。这里,
是
的特征多项式。特征多项式是一个
次多项式,有
个复根(考虑重根),即
有
个特征值。
方块矩阵
的行列式是其
个特征值的积,但亦可经由莱布尼茨公式计算出来。可逆矩阵正好是那些行列式非零的矩阵。
高斯-若尔当消元法非常重要,可以用来计算矩阵的行列式,秩,逆矩阵,并解决线性方程组。
矩阵的迹是
矩阵的对角线元素之和,也是其
个特征值之和。
所有正交矩阵都是方块矩阵。