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超级实用的线性代数总复习总结(整理1)

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?A?1?A?????B????1??, ??B?1??BA?????1???A?1B?1?(P45; P46 ex2) ? “主逆不变,副逆交换”

?4)分块对角阵相乘:A???A11???B11,B???A22???? B22?? n?A22??A11B11 ?AB???n?A11?n?,(P44例3); 特别地:A??A22B22??(7) 矩阵方程的解法(P36-37;P37例7;P40 ex8,9) (8)行阶梯形矩阵

可画出一条阶梯线,线的下方全为0;每个台阶只有一行,台阶数即是非零行的行数,阶梯线的竖线 后面的第一个元素非零.当非零行的第一个非零元为1,且这些非零元所在列的其他元素都是0时, 称为行最简形矩阵 (9)矩阵的初等变换

1)矩阵的行初等变换不改变矩阵的秩,且不改变列向量间的线性关系; 矩阵的列初等变换不改变矩阵的秩,且不改变行向量间的线性关系. 即:矩阵的初等变换不改变矩阵的秩. 2)矩阵的初等变换和初等矩阵的关系:P28定理3

对A施行一次初等行○变换得到的矩阵,等于用相应的初等矩阵左○乘A; 对A施行一次初等列○变换得到的矩阵,等于用相应的初等矩阵右○乘A.

(10)矩阵的秩

如果矩阵A存在不为零的r阶子式,且任意r?1阶子式均为零,则称矩阵A的秩为r.记作r(A)?r

a11第二章 行列式 Dn?a12a22an2a1na2nann

a21an1行列式的计算(具体方法技巧参看专题文档)

1、行列式按行(列)展开定理:行列式等于它的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和. 推论:行列式某一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘积之和等于零. 2、上三角、下三角、主对角行列式等于主对角线上元素的乘积.

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?3、关于副对角线:

a1na2n?1?OOa2n?1an1a1n?(?1)On(n?1)2a1na2nan1 (P55例3)

an1(即:所有取自不同行不同列的n个元素的乘积的代数和)

4、若A与B都是方阵(不必同阶),则

AOA?AO=??ABOBOB?BOABO=?ABO?(?1)mnAB(拉普拉斯展开式 P73)

1x15、范德蒙德行列式:x121x22x21xn2?xn1?j?i?n??x?x? (P64例8)

ijx1n?16、行列式性质

n?1x2n?1xn性质1(P56); 性质2(P58); 性质3(P58); 性质4(P59); 性质5(P61); 7、行列式运算性质

设A,B是n阶方阵,k是数,则

n1)AB?AB (P67定理2,P68推论1); A?A; kA?kA (P60)

kk2)A?B?A?B 第三章 几何空间 参看教材P93-122 第四章 n维向量空间

1、n维向量空间R的概念 (P125;P127定理1)

2、R的基、维数与坐标;过渡矩阵 (P146; 147例9) 3、向量组、向量组的秩与极大无关组

向量组?1,?2,n

n

,?n的极大无关组所含向量的个数,称为这个向量组的秩.记作r(?1,?2,,?n)

① 向量组?1,?2,???,?s可由向量组?1,?2,???,?n线性表示

?AX?B有解

?r(?1,?2,???,?n)=r(?1,?2,????n,?1,?2,???,?s) (P145三个等价命题) ?r(?1,?2,???,?s)≤r(?1,?2,???,?n). (即:大秩向量组表示小秩向量组) (P144)

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② 若向量组?1,?2,???,?r可由向量组?1,?2,???,?s线性表示,且?1,?2,???,?r线性无关,则r?s.

(P143定理3)

?若向量组?1,?2,???,?r可由向量组?1,?2,???,?s线性表示,如果r?s,则?1,?2,???,?r线性相关.

(定理3的逆否命题P144)

③ 向量组?1,?2,???,?n与?1,?2,???,?s等价

?r(?1,?2,???,?n)=r(?1,?2,???,?s)=r(?1,?2,????n,?1,?2,???,?s) (P145)

④ 任一向量组和它的极大无关组等价. 向量组的任意两个极大无关组等价. ⑤ 向量组的极大无关组不唯一,但极大无关组所含向量个数唯一确定. ⑥ 设A是m?n矩阵,若r(A)?m,A的行向量线性无关; 若r(A)?n,A的列向量线性无关. 4、线性方程组解的结构

?a11?a21?矩阵式 Ax?? A????am1a12a22am2a1n??x1??b1??????a2n?xb2?2???,x?,??

??????????amn?x?n??bm???1j??x1??????x2j?,j?1,2,,?n)?2??? ?j?????????????x?n??mj?向量式 x1?1?x2?2??xn?n?? (?1,?2,,n

(1)线性方程组解的判断

有解判定定理:设A为m?n矩阵,若r(A)?r(A?)?Ax??一定有解 (P131定理1,P159例10)

?可由?1,?2,,?n线性表示?Ax??有解

当A为方阵时??Ax??有无穷多解??????A?0 ???n?表示法不唯一???1,?2,,?n线性相关?Ax?0有非零解 ??r(A)?r(A?)? 当A为方阵时?Ax??有唯一组解??????A?0?克莱姆法则(P79)???n?表示法唯一????1,?2,,?n线性无关?Ax??只有零解? 8

?不可由?1,?2,??r(A)?r(A?) ?,?n线性表示?Ax??无解??r(A)?r(A?)

??r(A)?1?r(A?) ?Ax??有无穷多解注:

?其导出组即Ax?0有非零解??Ax??有唯一解?其导出组即Ax?0只有零解 ??

(2)线性方程组解的性质

①若?1,?2是Ax?? 的解, 则?1??2也是它的解;(P150性质1) ②若?是Ax?? 的解, 则对任意k,k?也是它的解;(P150性质2) ③若?1,?2,,?k是Ax?? 的解, 则对任意k个常数,

(P150性质3) +?k?k也是它的解。

?1,?2,,?k, ??11??2?2?④若?1,?2是Ax?? 的两个解, 则?1??2是其导出组Ax??的解 (P155性质4)

⑤若?是Ax?? 的解, ?是其导出组Ax?? 的解,则??? 是Ax?? 的解 (P155性质5) ⑥若?1,?2,,?k是Ax?? 的解, 则

??k?k是Ax?? 的解??1??2???k?k是Ax?0 的解??1??2???k?1 (P170 ex6) ??k?0

??11??2?2+ ??11??2?2?(3)线性方程组的基础解系 (1)判断?1,?2,,?s是齐次线性方程组Ax??的基础解系的条件:

,?s线性无关; ,?s都是Ax??的解;

① ?1,?2, ② ?1,?2,③ s?n?r(A)?每个解向量中自由未知量的个数.(P150定理)

(2)若?是Ax??的一个解,?1,?,?,?s是Ax??的一个基础解系,则?1,?,,?s,??线性无关

(P167 ex9)

(3)关于公共解的三种处理办法:

① 已知两具体齐次线性方程组,求其非零公共解

9

?A?将其联立,则联立方程组??x?0的所有非零解,即为所求。

?B?【例1】设四元齐次方程组(Ⅰ)与(Ⅱ): Ⅰ:?(1)方程组(Ⅰ)与(Ⅱ)的基础解系; (2)方程组(Ⅰ)与(Ⅱ)的公共解。

解:(1)(Ⅰ)的基础解系为α1=(-1,1,0,1),α2=(0,0,1,0);

同样得(Ⅱ)基础解系为α3=(1,1,0,-1),α4=(-1,0,1,1)

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?x1?x2?x3?0?x1?x2?0,求: ;(Ⅱ)??x2?x4?0?x2?x3?x4?0?x1?x2?0?x?x?0?24(2)将方程组Ⅰ和 Ⅱ联立组成新方程组Ⅲ:?

x?x?x?023?1??x2?x3?x4?0?1100??10???010?1???01将其系数矩阵进行初等行变换??1?110??00????01?11??00得Ⅲ的基础解系为(-1,1,2,1)

T

01??0?1? ?1?2?00?于是方程组Ⅰ与Ⅱ的公共解为 X=k(-1,1,2,1), k取全体实数。 ② 仅已知两齐次线性方程组的通解,求其非零公共解

令两通解相等,求出通解中任意常数满足的关系式,即可求得非零公共解,简言之,两通解相等的非零解即为所求的非零公共解。

【例2】已知齐次线性方程组Ⅰ与Ⅱ的基础解系分别是

α1=(1,2,5,7),α2=(3,-1,1,7),α3=(2,3,4,20), Β1=(1,4,7,1), β2=(1,-3,-4,2) 。 求方程组Ⅰ与Ⅱ的公共解。

解;显然方程组Ⅰ与Ⅱ的通解分别为k1α1+k2α2+k3α3与λ1β1+λ2β2,

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?k1?3k2?2k3??1??2?0?2k?k?3k?4??3??0?12312令其相等得到 k1α1+k2α2+k3α3=λ1β1+λ2β2 即?

5k?k?4k?7??4??02312?1??7k1?7k2?20k3??1?2?2?0 10

超级实用的线性代数总复习总结(整理1)

?A?1?A?????B????1??,??B?1??BA?????1???A?1B?1?(P45;P46ex2)?“主逆不变,副逆交换”?4)分块对角阵相乘:A???A11???B11,B???A22????B22??n?A22??A11B11?AB???n?A11?n?,(P44例3);特别地:A??A22B22??(
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