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在一個n階方陣(或是n階行列式)中，從左上角到右下角這一斜線上的n個元素的位置，叫做n階方陣(或行列式)的主對角線。主對角線的元素滿足位置的行索引和列索引相等。如果一個矩陣的主對角線以外的元素全為0，這樣的矩陣就稱作對角矩陣。而主對角線元素的和，即為矩陣的跡數。
矩陣
一個n階方陣的主對角線為所有第k行第k列元素的全體，，即從左上到右下的一條斜線。
與之相對應的稱為副對角線或次對角線，為所有第k行第列元素的全體，即從右上到左下的一條斜線。
不止是在n階方陣中，在比和比例中也常有出現主對角線和副對角線。例如:這時，從左上到右下連一條線與之相重，便有了一條主對角線。相反，若從右上連接至左下，又有了副對角線。這和第一段中提到的是同一個道理。
對于非方陣的主對角線的計算方法是：先找出該矩陣的對稱線（主對角線方向），即為主對角線。與主對角線平行。往上為第1條、第2條、、、第n條，往下為第條、條、、、第條。
主對角線為第0條對角線。
對于的矩陣
若, 則主對角線之和
若，則主對角線之和
反對角線
另一種對角線則稱作反對角線、反向對角線或次對角線。一個n×n方塊矩陣B的反對角線則是收集所有滿足i+j=n+1的元素。也就是從右上角到左下角的對角線。
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