Обернення блочної матриці

Для квадратної матриці $\ M$, поділеної на блоки $\ A,B,C,D$ з розмірами n×n, n×k, k×n та k×k розміщеними таким чином:

$M={\begin{bmatrix}A&B\\C&D\end{bmatrix}}$

обернена матриця $M^{-1}$ може бути обчислена спрощеним способом, використавши блочну структуру матриці M.

Для цього використаємо квадратні матриці:

$\ S_{D}=A-BD^{-1}C$ — це доповнення Шура для блоку D матриці M.

$\ S_{A}=D-CA^{-1}B$ — це доповнення Шура для блоку A матриці M.

Отримаємо результат:

$M^{-1}={\begin{bmatrix}A&B\\C&D\end{bmatrix}}^{-1}={\begin{bmatrix}(A-B{D}^{-1}C)^{-1}&-A^{-1}B(D-C{A}^{-1}B)^{-1}\\-D^{-1}C(A-B{D}^{-1}C)^{-1}&(D-C{A}^{-1}B)^{-1}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}S_{D}^{-1}&-A^{-1}BS_{A}^{-1}\\-D^{-1}CS_{D}^{-1}&S_{A}^{-1}\end{bmatrix}}.$

Доведення формули використовує матричну тотожнісь Вудбурі та LDU розклад матриці.

Джерела

• Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. — 5-е. — М: : Физматлит, 2010. — 559 с. — ISBN 5-9221-0524-8.(рос.)
• Ланкастер П. Теория матриц. — Москва : Наука, 1973. — 280 с.(рос.)
• Р.Хорн, Ч.Джонсон. Матричный анализ. — М: : Мир, 1989. — 653 с.(рос.)