4.1.17. Необходимые условия равенства нулю произведения двух матриц.
Рассмотрим произведение двух квадратных матриц порядка
имеющих ранги
Можно доказать, что ранг
матрицы произведения удовлетворяет неравенствам:
Пусть даны две квадратные матрицы
порядка
такие, что
В отличие от алгебры, где равенство
влечет за собой одно из равенств
или
произведение двух матриц может быть нулевой матрицей и в случае, когда оба сомножителя отличны от нуля (точнее, от нулевой матрицы).
Пусть матрицы
ненулевые. Если их произведение равно нулю, значит, равен нулю ранг
матрицы этого произведения. Следовательно, в этом случае неравенства всегда удовлетворяются. Неравенство дает необходимое (но не достаточное) условие, которому должны удовлетворять ранги матриц-сомножителей.
Отсюда следует, что обе матрицы обязательно вырождены. Представим себе такой случай: матрица а вырождена, но один из ее миноров, составленный из
строк и столбцов, не равен нулю. Тогда ранг а равен
Так как ранг матрицы
не равен нулю, то в силу предыдущего неравенства он может быть равен только единице. Но, как легко заметить, квадратная матрица может быть ранга 1 только в том случае, если все ее элементы пропорциональны. Следовательно,
матрица
обязательно имеет вид
Примеры.
где
означает нулевую матрицу порядка
.