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Rang und reguläre Matrizen

Stand: noch offen

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Der Rang ist die Zahl der Zeilen ungleich null nach dem Gauß-Verfahren. Eine quadratische n×n-Matrix ist regulär, wenn der Rang n ist, sonst singulär.

Rang und reguläre Matrizen

Voraussetzung: Ganzer Gauß-Lauf

Der Rang einer Matrix zählt, wie viele ihrer Zeilen wirklich etwas Neues beitragen. Er erklärt, warum ein Gleichungssystem manchmal keine eindeutige Lösung hat, und er entscheidet, ob eine quadratische Matrix eine Inverse besitzt. Du liest ihn am Ende des Gauß-Verfahrens ab. Voraussetzung ist der ganze Gauß-Lauf.

Der Rang einer Matrix ist die größte Zahl linear unabhängiger Zeilen. Dieselbe Zahl ergibt sich für die Spalten. Zeilen sind linear abhängig, wenn sich eine als Summe von Vielfachen der anderen schreiben lässt, zum Beispiel wenn eine Zeile das Doppelte einer anderen ist.

So bestimmst du den Rang:

  1. Bringe die Matrix mit dem Gauß-Verfahren auf Zeilenstufenform. Das ändert den Rang nicht.
  2. Zähle die Zeilen, die nicht nur aus Nullen bestehen. Diese Zahl ist der Rang.

Für eine Matrix mit \(m\) Zeilen und \(n\) Spalten gilt \(\operatorname{Rang}(A)\le\min(m,n)\): Mehr unabhängige Zeilen als Zeilen oder mehr unabhängige Spalten als Spalten gibt es nicht. Die Einheitsmatrix \(E_n\) hat den Rang \(n\).

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