当前位置：文档之家› 对矩阵的秩的有关理解及其在线性代数中的应用

对矩阵的秩的有关理解及其在线性代数中的应用

摘要：本文叙述了矩阵秩的几个等价定义，并且给出了几个相关秩的解法.通过例子来验证和探讨了矩阵秩在线性代数中的应用，这些知识对我们理解矩阵的本质,灵活运用矩阵的秩去分析相关问题有一定的意义和作用.

关键词：矩阵的秩；秩的解法；秩的应用 On the Rank of Matrix relating to the understanding Extremely

in the Application of Linear Algebra

Abstract : This article describes several equivalent definitions of matrix rank, and gives the solution of some rank. Through example to verify that the discussion and application of matrix in linear algebra, this knowledge to our understanding of the nature of the matrix, flexible use of matrix rank to have a certain meaning and analysis of related problems. Key words : rank of matrix; rank method; the application of rank

0 前言

矩阵的理论是线性代数的理论基础。而在矩阵的理论中，矩阵的秩是一个基本的理论概念，也是矩阵最重要的数量特征之一，他在初等变换下是一个不变量.它是反应矩阵固有特性的一个重要概念.矩阵作为线性代数的重要工具，已渗透到各章内容之中,并成为行列式、线性代数方程组、线性空间、欧氏空间和二次型的纽带,它把线性代数各章节贯串成为一个整体.而矩阵的秩几乎贯穿矩阵理论的始终，是矩阵一个重要的、本质的属性,在求方阵的逆、判断线性方程组是否有解以及有多少个解、判断向量组的线性相关性、求矩阵的特征值等方面,矩阵的秩都有着广泛的应用. 1 矩阵秩的概念

首先给出矩阵秩的几个等价定义

定义1 设s ，矩阵中不为0子式的最高阶数，即A 有r 阶子式不为0，任何1r +阶子式（如果存在的话）全为0，称r 为矩阵A 的秩。记做()R A r =.

从本质上说，矩阵的秩就是矩阵中不等于0的姿势的最高阶数。这个不为0的子

式的最高阶数r 反映了矩阵A 内在的重要特征，在矩阵的理论与应用中都有重要意义.

定义2 矩阵()ij n n A a ?=,行（列）向量组的极大无关组的个数称为该矩阵的秩.

定义3 矩阵A 的行向量组的秩称为A 的行秩；矩阵A 的列向量组的秩称为矩阵A 的列秩.

定理1 任何矩阵经过矩阵初等变换后其秩不变

既A 初等变换B 时，()()r A r B =，由于求矩阵的秩与求行向量组的秩都是用矩阵的初等行变换来实现的，矩阵的行秩等于矩阵的秩是显然的，由矩阵的秩的定义，可得定理2 对于对于任意一个矩阵A ，A 的秩，A 的行秩和A 的列秩三者都相等. 因此，也可以用矩阵的行秩或列秩作为矩阵秩的定义.

例题1 用消元法求下列向量组组的极大线性无关组和秩：

()()()()3101722169414320121146431，，，，，，，，，，，，，，＝，，，，，２-=--=--=αααα

解作初等变换：

????????????????-----3224211631092114047116 → ????????????????------3408012550092114080755110 → ???????

?????????-----200012550092114080755110 →

????????????????-----2000125500921140805510 → ???????

?????????--20002400

010101390005510 所以4321αααα，，，的秩为3，而且可以知道432ααα，，是极大线性无关组. 2 矩阵的秩的求法

(1)定义法,利用定义寻找矩阵中非零子式的最高阶数;(2)初等变换法,对矩阵实施初等行变换,将其变成为行阶梯形矩阵,行阶梯形矩阵中非零行的行数就是矩阵的秩;(3)标准形法,求矩阵的标准形,1的个数即为矩阵的秩.

例题2 求矩阵??????

? ??-----=41461351021632305023A 的秩

解 ??????? ??-----=41461351021632305023A → ??

??--------1281216011791201134041461

→

??????? ??--------1281216011791201134041461 → ??????? ??------840008400011340414

61 → ???????

??-----00

000840001134041461

所以3)(=A r

3 矩阵秩的作用和意义

3.1 秩与线性方程组的解

定理2 设n 元线性方程组b AX =，其中A 和A ~分别为n m ?阶系数矩

()1+?n m 阶增广矩阵，则有：

（1）方程组b AX =无解当且仅当)~()(A r A r <

（2）方程组b AX =有唯一解当且仅当n A r A r ==)~()(

（3）方程组b AX =有无穷多解当且仅当n A r A r <=)~()(

例题3 讨论下列各方程组的解的情况

???-=+=+23122121x x x x ???=--=++0463232121x x x x ???-=-+-=+6

463

232121x x x x

()a ()b ()c

以上三个不同的线性方程组的增广矩阵分别为：

()???? ??

-=211321b A ，()???? ??--=034623b A ，()???

? ??---=634623b A

对上述3个矩阵进行行的初等变换后分别得到下列三个矩阵

???? ??-111001 ???? ??1000321 ???

? ??0100321

这时易读出上述矩阵的秩和对应的系数矩阵的秩，我们应用定理来分析和总结上述三个方程组的解如下表：

事实上，用初等变换把矩阵化为阶梯形，其阶梯形矩阵中非零行的个数的秩就是矩阵的秩.

齐次线性方程组，如果用0=X 代入齐方程组0=AX 中，可看出任何齐次方程组都至少有一个解，即0=X .那么齐次方程组0=AX 还有其他解吗？

定理3 设A 为n m ?阶矩阵，如果一个齐次线性方程组0=AX 有唯一解当且仅当()n A r =,如果m n >(未知量的个数大于方程的个数)，那么方程组有无穷多个解.

3.2 秩与向量组的相关性

定义一组向量s a a a ,,,21 ()1≥S 是线性无关的，如果没有不全为零的数

s k k k ,,,21 使02211=+++s s a k a k a k ，否则称这组向量是线性相关的.

向量组的秩既该向量组极大线性无关组所含向量的个数，而向量组本身所含向量的个数与秩相等，则该向量组线性无关，所含向量个数大于秩，则该向量组线性相关，用求向量组秩的方法判断向量组是否线性相关是判断相关性的常用方法。

推论一组列向量s a a a ,,,21 线性无关当且仅当矩阵{}s a a a A ,,,21 =的秩()s a r =.

例题4 判断向量组??????? ??-=12111a ，??????? ??=11122a ，??????

? ??--=11103a 的线性相关性解列向量321,,a a a 写成矩阵的形式，??????

? ??----=111112111021A 对矩阵A 进行行的初等变换，使之变成阶梯形矩阵，既

??????? ??----=111112111021A → ??????? ??----130130130021 → ??????? ??0000003110021 → ??????

? ??-00000031103201 由此可以看出，矩阵A 的秩为()32<=A R ,因此向量组321,,a a a 是线性相关的. 用初等变换把一个线性方程组化成阶梯型，最后留下来的方程的个数与变幻的过程无关，因为它就等于增广矩阵的秩.

3.3 矩阵的秩在讨论方阵的问题中的作用

对于一个方阵n n R A ?∈,如何判断它是否可逆,除了根据它的行列式是否为零,还可以根据方阵秩的大小来判断。方阵A 可逆的充要条件是()n A r =,我们又知道方阵A 可逆的充要条件是0≠A ,这与秩为非零子式的最高阶数是吻合的.

由初等变换不改变矩阵的秩可得：

定理4 A 是一个n s ?矩阵，如果P 是s s ?可逆矩阵，Q 是n n ?可逆矩阵，那么

()()()AQ r PA r A r ==

例题5 设A,B 均为n 阶方阵，则下列选项正确的是（）

A 若A 与

B 均可逆，则B A +可逆

B 若A 与B 均不可逆，则B A +必不可逆

C 若B A ?可逆，则B A ,均可逆

D 若B A ?不可逆，则B A ,均不可逆

解析首先回顾教材中的定理：设A,B 是数域P 上的两个n n ?矩阵，那么

|AB|=|A||B|,既矩阵乘积的行列式等于它的因子的行列式的乘积.

由于B A ?可逆，所以()n B A r =?，即0≠?B A ，因此 0≠A 且0≠B ，所以B A ,均可逆，

正确答案为C .

3.4 矩阵的秩在二次型问题中的作用

二次型的秩定义为其矩阵的秩,任意二次型总可以经非退化线性变换X=CY 化为标准形,而且,还可以经过不同的非退化线性变换化为不同的标准形,但这些标准形中所含平方项的个数是相同的,所含平方项的个数就等于二次型的秩。对于正定二次型,其对称矩阵的顺序主子式全为正数,特征值也全为正数,二次型的正惯性指数等于n 。此时,对称矩阵的行列式大于零,显然有r(A)=n 。反之,若r(A)=n,不能推出二次型为正定二次型,这是因为可能有负特征值出现.

定义设),,,(21n x x x f 是一实二次型，如果对于任意一组不全为零的实数n c c c ,,,21 如果都有0),,,(21≥n c c c f ，那么),,,(21n x x x f 称为半正定的。

例题6 证明：二次型),,,(21n x x x f 是半正定的充要条件是它的正惯性指数与秩相等.

证必要性：采用反证法.若正惯性指数≠p 秩r ，则r p <.即

()2

212222121,,,r p p n y y y y y x x x f ---+++=+ 若令

1,0121=======+r p p y y y y y

则可得非零解()n x x x ,,,21 使()0,,,21

充分性：由r p =，知

()2

222121,,,p n y y y x x x f +++= 故有()0,,,21≥n x x x f ，即证二次型半正定.

参考文献

[1] 罗雪梅,孟艳双,郑艳琳.浅析矩阵的秩[J].高等数学研究,2003,6(2).

[2] 严坤妹.一类矩阵的秩[J].福建商业高等专科学校学报,2005(4).

[3] 张建业.线性代数中秩与线性方程组的关系[J].河北工程技术高等专科学校学

报,No.3,2005.

[4] 北京大学数学系，高等教育出版社，北京，第三版，2004.

线性代数知识点总结第二章

线性代数知识点总结第二章矩阵及其运算第一节矩阵定义由m n ?个数()1,2, ,;1,2, ,ij a i m j n ==排成的m 行n 列的数表 11121212221 2 n n m m mn a a a a a a a a a 称为m 行n 列矩阵。简称m n ?矩阵，记作111212122 211 n n m m mn a a a a a a A a a a ?? ? ? = ? ??? ，简记为() ()m n ij ij m n A A a a ??===，,m n A ?这个数称为的元素简称为元。说明元素是实数的矩阵称为实矩阵，元素是复数的矩阵称为复矩阵。扩展几种特殊的矩阵：方阵：行数与列数都等于n 的矩阵A 。记作：A n 。行(列)矩阵：只有一行(列)的矩阵。也称行(列)向量。同型矩阵：两矩阵的行数相等，列数也相等。相等矩阵：AB 同型,且对应元素相等。记作：A ＝B 零矩阵：元素都是零的矩阵（不同型的零矩阵不同）对角阵：不在主对角线上的元素都是零。单位阵：主对角线上元素都是1，其它元素都是0，记作：E n (不引起混淆时，也可表示为E )（课本P29—P31）注意矩阵与行列式有本质的区别，行列式是一个算式，一个数字行列式经过计算可求得其值，而矩阵仅仅是一个数表，它的行数和列数可以不同。第二节矩阵的运算矩阵的加法设有两个m n ?矩阵()() ij ij A a B b ==和，那么矩阵A 与B 的和记作A B +，规定为111112121121212222221122n n n n m m m m mn mn a b a b a b a b a b a b A B a b a b a b +++?? ? +++ ? += ? ? +++?? 说明只有当两个矩阵是同型矩阵时，才能进行加法运算。（课本P33）矩阵加法的运算规律 ()1A B B A +=+； ()()()2A B C A B C ++=++

线性代数考试练习题带答案(6)

线性代数考试练习题带答案说明：本卷中，A -1 表示方阵A 的逆矩阵，r (A )表示矩阵A 的秩，（βα,）表示向量α与β的内积，E 表示单位矩阵，|A |表示方阵A 的行列式. 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1.设行列式33 32 31 2322 21131211a a a a a a a a a =4，则行列式33 3231232221 13 1211 333222a a a a a a a a a =（） A.12 B.24 C.36 D.48 2.设矩阵A ，B ，C ，X 为同阶方阵，且A ，B 可逆，AXB =C ，则矩阵X =（） A.A -1 CB -1 B.CA -1B -1 C.B -1A -1C D.CB -1A -1 3.已知A 2 +A -E =0，则矩阵A -1 =（） A.A -E B.-A -E C.A +E D.-A +E 4.设54321,,,,ααααα是四维向量，则（） A.54321,,,,ααααα一定线性无关 B.54321,,,,ααααα一定线性相关 C.5α一定可以由4321,,,αααα线性表示 D.1α一定可以由5432,,,αααα线性表出 5.设A 是n 阶方阵，若对任意的n 维向量x 均满足Ax =0,则（） A.A =0 B.A =E C.r (A )=n D.0

线性代数第二章矩阵试题及答案

第二章矩阵一、知识点复习 1、矩阵的定义由m n个数排列成的一个m行n列的表格，两边界以圆括号或方括号，就成为一个m n型矩阵。例如 2 -1 0 1 1 1 1 1 0 2 2 5 4 -2 9 3 3 3 -1 8 是一个45矩阵. 一个矩阵中的数称为它的元素,位于第i行第j列的数称为(i,j)位元素。元素全为0的矩阵称为零矩阵,通常就记作0。两个矩阵A和B相等(记作A=B)，是指它的行数相等，列数也相等(即它们的类型相同)，并且对应的元素都相等。 2、 n阶矩阵与几个特殊矩阵行数和列数相等的矩阵称为方阵，行列数都为n的矩阵也常常叫做n阶矩阵。 n阶矩阵的从左上角到右下角的对角线称为主对角线。下面列出几类常用的n阶矩阵,它们都是考试大纲中要求掌握的. 对角矩阵: 对角线外的的元素都为0的n阶矩阵. 单位矩阵: 对角线上的的元素都为1的对角矩阵,记作E(或I). 数量矩阵: 对角线上的的元素都等于一个常数c的对角矩阵,它就是c E. 上三角矩阵: 对角线下的的元素都为0的n阶矩阵. 下三角矩阵: 对角线上的的元素都为0的n阶矩阵. 对称矩阵: 满足A T=A矩阵，也就是对任何i,j,(i,j)位的元素和(j,i)位的元素总是相等的n阶矩阵. 反对称矩阵:满足A T=-A矩阵.也就是对任何i,j,(i,j)位的元素和(j ,i)位的元素之和总等于0的n阶矩阵.反对称矩阵对角线上的元素一定都是0.) 正交矩阵：若AA T=A T A=E，则称矩阵A是正交矩阵。（1）A是正交矩阵?A T=A-1 （2）A是正交矩阵?2 A=1 阶梯形矩阵:一个矩阵称为阶梯形矩阵，如果满足: ①如果它有零行，则都出现在下面。 ②如果它有非零行，则每个非零行的第一个非0元素所在的列号自上而下严格单调递增。把阶梯形矩阵的每个非零行的第一个非0元素所在的位置称为台角。每个矩阵都可以用初等行变换化为阶梯形矩阵，这种运算是在线性代数的各类计算题中频繁运用的基本运算，必须十分熟练。请注意：一个矩阵用初等行变换化得的阶梯形矩阵并不是唯一的，但是其非零行数和台角位置是确定的。 3、矩阵的线形运算（1）加(减)法:两个m n的矩阵A和B可以相加(减),得到的和(差)仍是m n 矩阵,记作A+B (A-B),运算法则为对应元素相加(减). （2）数乘: 一个m n的矩阵A与一个数c可以相乘,乘积仍为m n的矩阵, 记作c A,运算法则为A的每个元素乘c. 这两种运算统称为线性运算,它们满足以下规律: ①加法交换律:A+B=B+A. 2加法结合律:(A+B)+C=A+(B+C). ③加乘分配律:c(A+B)=c A+c B.(c+d)A=c A+d A. ④数乘结合律: c(d)A=(cd)A. ⑤ c A=0 c=0 或A=0. 4、矩阵乘法的定义和性质（1）当矩阵A的列数和B的行数相等时,则A和B可以相乘,乘积记作AB. AB的行数和A相等,列数和B相等. AB的(i,j)位元素等于A的第i个行向量和B的第j个列向量(维数相同)对应分量乘积之和.

线性代数知识点归纳

线性代数复习要点第一部分行列式 1. 排列的逆序数 2. 行列式按行（列）展开法则 3. 行列式的性质及行列式的计算 1.行列式的计算： ① (定义法)1212121112121222() 1212()n n n n n j j j n j j nj j j j n n nn a a a a a a D a a a a a a τ= = -∑ L L L L L M M M L 1 ②（降阶法）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. ③ (化为三角型行列式)上三角、下三角、主对角行列式等于主对角线上元素的乘积. ④ 若A B 与都是方阵（不必同阶）,则 ==()mn A O A A O A B O B O B B O A A A B B O B O *==* *=-1 ⑤ 关于副对角线： (1)2 1121 21 1211 1 () n n n n n n n n n n n a O a a a a a a a O a O ---* ==-K N N 1

⑥ 范德蒙德行列式：()1 22 22 12111112 n i j n j i n n n n n x x x x x x x x x x x ≤<≤---=-∏L L L M M M L 111 ⑦ a b -型公式：1 [(1)]()n a b b b b a b b a n b a b b b a b b b b a -=+--L L L M M M O M L ⑧ (升阶法)在原行列式中增加一行一列，保持原行列式不变的方法. ⑨ (递推公式法) 对n 阶行列式n D 找出n D 与1n D -或1n D -,2n D -之间的一种关系——称为递推公式，其中 n D ,1n D -,2n D -等结构相同，再由递推公式求出n D 的方法称为递推公式法. (拆分法) 把某一行（或列）的元素写成两数和的形式，再利用行列式的性质将原行列式写成两行列式之和，使问题简化以例计算. ⑩ (数学归纳法) 2. 对于n 阶行列式A ，恒有：1 (1)n n k n k k k E A S λλ λ-=-=+-∑，其中k S 为k 阶主子式； 3. 证明 0A =的方法： ①、A A =-； ②、反证法； ③、构造齐次方程组0Ax =，证明其有非零解； ④、利用秩，证明()r A n <； ⑤、证明0是其特征值. 4. 代数余子式和余子式的关系：(1)(1)i j i j ij ij ij ij M A A M ++=-=- 第二部分矩阵 1.矩阵的运算性质 2.矩阵求逆

线性代数知识点总结

大学线性代数知识点总结第一章行列式二三阶行列式 N 阶行列式：行列式中所有不同行、不同列的n 个元素的乘积的和 n n n nj j j j j j j j j n ij a a a a ...)1(21212121) ..(∑-= τ （奇偶）排列、逆序数、对换行列式的性质:①行列式行列互换,其值不变。(转置行列式T D D =） ②行列式中某两行（列)互换,行列式变号。推论：若行列式中某两行（列)对应元素相等，则行列式等于零。 ③常数k 乘以行列式的某一行(列）,等于k 乘以此行列式。推论:若行列式中两行（列）成比例，则行列式值为零; 推论:行列式中某一行(列)元素全为零,行列式为零。 ④行列式具有分行（列)可加性 ⑤将行列式某一行(列）的k 倍加到另一行（列)上,值不变行列式依行(列）展开：余子式ij M 、代数余子式ij j i ij M A +-=)1( 定理:行列式中某一行的元素与另一行元素对应余子式乘积之和为零。克莱姆法则：非齐次线性方程组：当系数行列式0≠D 时,有唯一解：)21(n j D D x j j ??== 、齐次线性方程组：当系数行列式01≠=D 时，则只有零解逆否：若方程组存在非零解,则Ｄ等于零特殊行列式: ①转置行列式：33 23 13 3222123121113332 31 232221 131211 a a a a a a a a a a a a a a a a a a → ②对称行列式:ji ij a a = ③反对称行列式:ji ij a a -= 奇数阶的反对称行列式值为零 ④三线性行列式：33 31 2221 13 1211 0a a a a a a a 方法:用221a k 把21a 化为零，。。化为三角形行列式

线性代数1-2章精选练习题

第一章行列式一、单项选择题 1．下列排列是5阶偶排列的是 ( ). (A) 24315 (B) 14325 (C) 41523 (D)24351 2．如果n 阶排列n j j j 21的逆序数是k , 则排列12j j j n 的逆序数是( ). (A)k (B)k n (C) k n 2 ! (D)k n n 2)1( 3. n 阶行列式的展开式中含1122a a 的项共有( )项. (A) 0 (B)2 n (C) )!2( n (D) )!1( n 4． 001001001001 000( ). (A) 0 (B)1 (C) 1 (D) 2 5. 0 001100000100100( ). (A) 0 (B)1 (C) 1 (D) 2 6．在函数10 3 23211112)(x x x x x f 中3x 项的系数是( ). (A) 0 (B)1 (C) 1 (D) 2 7. 若2 1 33 32 31 232221 131211 a a a a a a a a a D ，则 32 3133 31 2221232112 111311122222 2a a a a a a a a a a a a D ( ). (A) 4 (B) 4 (C) 2 (D) 2 8．若 a a a a a 22 2112 11，则 21 11 2212ka a ka a ( ).

(A)ka (B)ka (C)a k 2 (D)a k 2 9．已知4阶行列式中第1行元依次是3,1,0,4 , 第3行元的余子式依次为 x ,1,5,2 , 则 x ( ). (A) 0 (B)3 (C) 3 (D) 2 10. 若5 7 3 4 111113263478 D ，则D 中第一行元的代数余子式的和为( ). (A)1 (B)2 (C)3 (D)0 11. 若2 23 5 1 011110403 D ，则D 中第四行元的余子式的和为( ). (A)1 (B)2 (C)3 (D)0 12. k 等于下列选项中哪个值时，齐次线性方程组 00321 321321x x kx x kx x kx x x 有非零解. ( ) (A)1 (B)2 (C)3 (D)0 二、填空题 1. n 2阶排列)12(13)2(24 n n 的逆序数是. 2．在六阶行列式中项261365415432a a a a a a 所带的符号是. 3．四阶行列式中包含4322a a 且带正号的项是 . 4．若一个n 阶行列式中至少有12 n n 个元素等于0, 则这个行列式的值等于 .

线性代数矩阵性及应用举例

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

华北水利水电学院线性代数解决生活中实际问题课程名称：线性代数专业班级：成员组成：联系方式： 2012年11月7日

关于矩阵逆的判定及求逆矩阵方法的探讨摘要：矩阵的可逆性判定及逆矩阵的求解是高等代数的主要内容之一。本文给出判定矩阵是否可逆及求逆矩阵的几种方法。关键词：逆矩阵伴随矩阵初等矩阵分块矩阵矩阵理论是线性代数的一个主要内容，也是处理实际问题的重要工具，而逆矩阵在矩阵的理论和应用中占有相当重要的地位。下面通过引入逆矩阵的定义，就矩阵可逆性判定及求逆矩阵的方法进行探讨。定义1 n 级方阵A 称为可逆的，如果n 级方阵B ，使得 AB=BA=E （1）这里E 是n 级单位矩阵。定义2 如果B 适合（1），那么B 就称为A 的逆矩阵，记作1 -A 。定理1 如果A 有逆矩阵，则逆矩阵是唯一的。逆矩阵的基本性质：性质1 当A 为可逆阵，则A A 1 1 = -. 性质 2 若A 为可逆阵，则k kA A (,1 -为任意一个非零的数)都是可逆阵，且A A =--1 1)( )0(1)(1 1≠= --k A k kA . 性质3 111 ) (---=A B AB ，其中A ，B 均为n 阶可逆阵. 性质4 A ()()'11 '=--A . 由性质3有定理2 若)2(,21≥n A A A n Λ是同阶可逆阵，则n A A A Λ21,是可逆阵，且21(A A 下面给出几种判定方阵的可逆性及求逆矩阵的方法：方法一定义法利用定义1，即找一个矩阵B ，使AB=E ，则A 可逆，并且B A =-1 。方法二伴随矩阵法定义3 设)(ij a A =是n 级方阵，用ij A 表示A 的),(j i 元的代数余子式)1,(n j i Λ=，

(完整版)线性代数重要知识点及典型例题答案

线性代数知识点总结第一章行列式二三阶行列式 N 阶行列式：行列式中所有不同行、不同列的n 个元素的乘积的和 n n n nj j j j j j j j j n ij a a a a ...)1(21212121) ..(∑-= τ （奇偶）排列、逆序数、对换行列式的性质：①行列式行列互换，其值不变。（转置行列式T D D =） ②行列式中某两行（列）互换，行列式变号。推论：若行列式中某两行（列）对应元素相等，则行列式等于零。 ③常数k 乘以行列式的某一行（列），等于k 乘以此行列式。推论：若行列式中两行（列）成比例，则行列式值为零；推论：行列式中某一行（列）元素全为零，行列式为零。 ④行列式具有分行（列）可加性 ⑤将行列式某一行（列）的k 倍加到另一行（列）上，值不变行列式依行（列）展开：余子式ij M 、代数余子式ij j i ij M A +-=)1( 定理：行列式中某一行的元素与另一行元素对应余子式乘积之和为零。克莱姆法则：非齐次线性方程组：当系数行列式0≠D 时，有唯一解：)21(n j D D x j j ??==、齐次线性方程组：当系数行列式01≠=D 时，则只有零解逆否：若方程组存在非零解，则D 等于零特殊行列式： ①转置行列式：33 23133222123121 11333231232221 131211 a a a a a a a a a a a a a a a a a a → ②对称行列式:ji ij a a = ③反对称行列式:ji ij a a -= 奇数阶的反对称行列式值为零 ④三线性行列式:33 31 2221 13 1211 0a a a a a a a 方法：用221a k 把21a 化为零，。。化为三角形行列式 ⑤上（下）三角形行列式:

线性代数第二章矩阵练习题

第二章一、选择题 1、计算13230102-???? +? ??? ???? 的值为(C) A 、-5 B 、6 C 、3003?????? D 、2902-?? ???? 2、设,A B 都就是n 阶可逆矩阵,且AB BA =,则下列结论中不正确的就是(D) A. 11AB B A --= B 、 11A B BA --= C 、 1111A B B A ----= D 、11B A A B --= 3、初等矩阵(A) A. 都就是可逆阵 B 、所对应的行列式值等于1 C 、相乘仍就是初等阵 D 、相加仍就是初等阵 4、已知,A B 均为n 阶矩阵,满足0AB =,若()2r A n =-,则(C) A. ()2r B = B 、()2r B < C 、 ()2r B ≤ D 、()1r B ≥ 二、判断题 1、若,,A B C 都就是n 阶矩阵,则()k k k k ABC A B C =、 (×) 2、若,A B 就是n 阶反对称方阵,则kA 与A B +仍就是反对称方阵、(√) 3、矩阵324113A ??=? ???与矩阵2213B ?? =?? ?? 可进行乘法运算、 (√) 4、若n 阶方阵A 经若干次初等变换后变成B ,则A B =、 (×) 三、填空题 1、已知[]456A =,123B ?? ??=?????? ,求AB 得_________ 。 2、已知1 2n a a A a ???? ??= ? ???? ? O (0,1,2,,i a i n ≠=K ),则1A -= (32) 12 11 1n a a a ????????????????????? ? O 12n +

线性代数总结

线性代数总结 [转贴 2008-05-04 13:04:49] 字号：大中小线性代数总结一、课程特点特点一：知识点比较细碎。如矩阵部分涉及到了各种类型的性质和关系，记忆量大而且容易混淆的地方较多。特点二：知识点间的联系性很强。这种联系不仅仅是指在后面几章中用到前两章行列式和矩阵的相关知识，更重要的是在于不同章节中各种性质、定理、判定法则之间有着相互推导和前后印证的关系。复习线代时，要做到“融会贯通”。 “融会”——设法找到不同知识点之间的内在相通之处； “贯通”——掌握前后知识点之间的顺承关系。二、行列式与矩阵第一章《行列式》、第二章《矩阵》是线性代数中的基础章节，有必要熟练掌握。

行列式的核心内容是求行列式，包括具体行列式的计算和抽象行列式的计算，其中具体行列式的计算又有低阶和阶两种类型；主要方法是应用行列式的性质及按行\列展开定理化为上下三角行列式求解。对于抽象行列式的求值，考点不在求行列式，而在于、、等的相关性质，及性质（其中为矩阵的特征值）。矩阵部分出题很灵活，频繁出现的知识点包括矩阵运算的运算规律、、、的性质、矩阵可逆的判定及求逆、矩阵的秩的性质、初等矩阵的性质等。三、向量与线性方程组向量与线性方程组是整个线性代数部分的核心内容。相比之下，行列式和矩阵可视作是为了讨论向量和线性方程组部分的问题而做铺垫的基础性章节；后两章特征值、特征向量、二次型的内容则相对独立，可以看作是对核心内容的扩展。向量与线性方程组的内容联系很密切，很多知识点相互之间都有或明或暗的相关性。复习这两部分内容最有效的方法就是彻底理顺诸多知识点之间的内在联系，因为这样做首先能够保证做到真正意义上的理解，同时也是熟练掌握和灵活运用的前提。解线性方程组可以看作是出发点和目标。线性方程组（一般式）还具有两种形式：（Ⅰ）矩阵形式，其中，，（Ⅱ）向量形式，其中 ,

自考04184线性代数(经管类)讲义第二章矩阵

第二章矩阵 2.1矩阵的概念定义2.1.1由m×n个数a ij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）排成一个m行n列的数表用大小括号表示称为一个m行n列矩阵。矩阵的含义是：这m×n个数排成一个矩形阵列。其中a ij称为矩阵的第i行第j列元素（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），而i 称为行标，j称为列标。第i行与第j列的变叉位置记为（i，j）。通常用大写字母A，B，C等表示矩阵。有时为了标明矩阵的行数m和列数n，也可记为 A=（a ij）m×n或（a ij）m×n或A m×n

当m=n时，称A=（a ij）n×n为n阶矩阵，或者称为n阶方阵。n阶方阵是由n2个数排成一个正方形表，它不是一个数（行列式是一个数），它与n阶行列式是两个完全不同的概念。只有一阶方阵才是一个数。一个n阶方阵A中从左上角到右下角的这条对角线称为A的主对角线。n阶方阵的主对角线上的元素a11，a22，…，a nn，称为此方阵的对角元。在本课程中，对于不是方阵的矩阵，我们不定义对角元。元素全为零的矩阵称为零矩阵。用O m×n或者O（大写字）表示。特别，当m=1时，称α=（a1，a2，…，a n）为n维行向量。它是1×n矩阵。当n=1时，称为m维列向量。它是m×1矩阵。向量是特殊的矩阵，而且它们是非常重要的特殊矩阵。例如，（a，b，c）是3维行向量，

是3维列向量。几种常用的特殊矩阵： 1.n阶对角矩阵形如或简写为（那不是A，念“尖”）的矩阵，称为对角矩阵，例如，是一个三阶对角矩阵，也可简写为。 2.数量矩阵当对角矩阵的主对角线上的元n阶数量矩阵

线性代数第二章矩阵(答案解析)

线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第一节矩阵及其运算一．选择题 1．有矩阵23?A ，32?B ，33?C ，下列运算正确的是 [ B ] （A ）AC （B ）ABC （C ）AB －BC （D ）AC +BC 2．设)2 1 ,0,0,21( =C ，C C E A T -=，C C E B T 2+=，则=AB [ B ] （A ）C C E T + （B ）E （C ）E - （D ）0 3．设A 为任意n 阶矩阵，下列为反对称矩阵的是 [ B ] （A ）T A A + （B ）T A A - （C ）T AA （D ）A A T 二、填空题： 1．? ?? ? ??---=???? ??--+???? ??-1212561432102824461 2．设????? ??=432112122121A ，????? ??----=101012121234B ，则=+B A 32??? ?? ??--56125252781314 3．=????? ??????? ??-127075321134???? ? ??49635 4．=????? ? ? ??---???? ??-20413121013 143110412???? ? ?---6520876 三、计算题：设???? ? ? ?--=11 1111 111 A ，4

??? ? ? ??--=150421321B ，求A AB 23-及B A T ;2294201722213 2222222222092650850311111111 1215042 132111111111 1323???? ? ??----=???? ? ? ?---????? ??-=?? ??? ??---????? ? ?--????? ??--=-A AB .09265085015042132111111111 1???? ? ??-=????? ??--????? ??--===AB B A A A A T T ，则对称，由线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第二节逆矩阵一．选择题 1．设* A 是n 阶矩阵A 的伴随矩阵，则 [ B ] （A ）1 -* =A A A （B ）1 -* =n A A （C ）* * =A A n λλ)( （D ）0)(=* *A 2．设A ，B 都是n 阶可逆矩阵，则 [ C ] （A ）A +B 是n 阶可逆矩阵（B ）A +B 是n 阶不可逆矩阵（C ）AB 是n 阶可逆矩阵（D ）|A +B | = |A |+|B | 3．设A 是n 阶方阵，λ为实数，下列各式成立的是 [ C ] （A ） A A λλ= （ B ）A A λλ= （ C ）A A n λλ= （ D ）A A n λλ= 4．设A ，B ，C 是n 阶矩阵，且ABC = E ，则必有 [ B ] （A ）CBA = E （B ）BCA = E （C ）BAC = E （D ）ACB = E 5．设n 阶矩阵A ，B ，C ，满足ABAC = E ，则 [ A ]

线性代数第二章矩阵(答案)

线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第一节矩阵及其运算一．选择题 1．有矩阵23?A ，32?B ，33?C ，下列运算正确的是 [ B ] （A ）AC （B ）ABC （C ）AB －BC （D ）AC +BC 2．设)2 1 ,0,0,21( =C ，C C E A T -=，C C E B T 2+=，则=AB [ B ] （A ）C C E T + （B ）E （C ）E - （D ）0 3．设A 为任意n 阶矩阵，下列为反对称矩阵的是 [ B ] （A ）T A A + （ B ）T A A - （C ）T AA （D ）A A T 二、填空题： 1．? ?? ? ??---=???? ??--+???? ??-1212561432102824461 2．设????? ??=432112122121A ，????? ??----=101012121234B ，则=+B A 32??? ?? ??--56125252781314 3．=????? ??????? ??-127075321134???? ? ??49635 4．=????? ? ? ??---???? ??-20413121013 143110412???? ? ?---6520876 三、计算题：设???? ? ? ?--=11 1111 111 A ，4

??? ? ? ??--=150421321B ，求A AB 23-及B A T ;229 42017222132222222222092650850311111111 1215042 132111111111 1323???? ? ? ?----=???? ? ? ?---????? ??-=?? ??? ??---????? ? ?--????? ??--=-A AB .09265085015042132111111111 1???? ? ??-=????? ??--????? ??--===AB B A A A A T T ，则对称，由线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第二节逆矩阵一．选择题 1．设* A 是n 阶矩阵A 的伴随矩阵，则 [ B ] （A ）1 -* =A A A （B ）1 -* =n A A （C ）**=A A n λλ)( （D ）0)(=* *A 2．设A ，B 都是n 阶可逆矩阵，则 [ C ] （A ）A +B 是n 阶可逆矩阵（B ）A +B 是n 阶不可逆矩阵（C ）AB 是n 阶可逆矩阵（D ）|A +B | = |A |+|B | 3．设A 是n 阶方阵，λ为实数，下列各式成立的是 [ C ] （A ） A A λλ= （ B ）A A λλ= （ C ）A A n λλ= （ D ）A A n λλ= 4．设A ，B ，C 是n 阶矩阵，且ABC = E ，则必有 [ B ] （A ）CBA = E （B ）BCA = E （C ）BAC = E （D ）ACB = E 5．设n 阶矩阵A ，B ，C ，满足ABAC = E ，则 [ A ]

解析线性代数-秩

Born to win 解析线性代数-秩高杨——数学教研室抽象是线性代数这门学科最大的特点，其中秩有是贯穿着整个学科最抽象的概念，是同学们最不好理解的地方，接下来我们就来分析一下这一部分的考点、知识点及解题思路。首先这一部分主要围绕矩阵的秩、向量组的秩、矩阵的秩和向量组秩的关系、来考题。如果单独考题，那就是选择或填空。在具体题目中还结合向量相关无关，向量的线性表出，方程组解的情况及特征值和二次型来综合出题，小题大题都可能涉及。在做题前，我们先来掌握下秩的概念，公式及定理： 1. 矩阵的秩：非零子式的最高阶数，向量组的秩：极大线性无关组中所含向量的个数二者关系：矩阵的秩等于它的行向量组或列向量组的秩 2. 与秩相关的公式 1）()12,,...,s r s ααα≤，()()min ,mn r A m n ≤. 2）()() (),0T r A r A r kA k ==≠ 3）如果12,,...,s ααα可以由向量组12,,...,t βββ线性表出，则()()1212,,...,,,...,s t r r αααβββ≤；{}()min (),()r AB r A r B ≤. 推论：ⅰ）()()()r A B r A r B ±≤+； ⅱ）当P 可逆时()()r AP r A =，()()r PB r B =； ⅲ）如果两向量组12,,...,s ααα与12,,...,t βββ等价，则()()1212,,...,,,...,s t r r αααβββ= 4）如果AB O =，则()()r A r B n +≤ 推论：*,()()1,()10,()1n r A n r A r A n r A n =??==-??<-? 5）()()A O r r A r B O B ??=+ ??? 3. 与秩相关的定理 1）同型矩阵,A B 等价的充要条件：()()r A r B =；向量组与12,,...,s ααα与12,,...,t βββ等价的必要条件：()()1212,,...,,,...,s t r r αααβββ=.

线性代数习题集(带答案)

. . 第一部分专项同步练习第一章行列式一、单项选择题 1．下列排列是5阶偶排列的是 ( ). (A) 24315 (B) 14325 (C) 41523 (D)24351 2．如果n 阶排列n j j j 21的逆序数是k , 则排列12j j j n 的逆序数是( ). (A)k (B)k n - (C) k n -2 ! (D)k n n --2)1( 3. n 阶行列式的展开式中含1211a a 的项共有( )项. (A) 0 (B)2-n (C) )!2(-n (D) )!1(-n 4． =0 00100100 1001 000( ). (A) 0 (B)1- (C) 1 (D) 2 5. =0 00110000 0100 100( ). (A) 0 (B)1- (C) 1 (D) 2 6．在函数1 3232 111 12)(x x x x x f ----= 中3x 项的系数是( ). (A) 0 (B)1- (C) 1 (D) 2

7. 若2 1 33 32 31 232221 131211==a a a a a a a a a D ，则=---=32 3133 31 2221232112 111311122222 2a a a a a a a a a a a a D ( ). (A) 4 (B) 4- (C) 2 (D) 2- 8．若 a a a a a =22 2112 11，则 =21 11 2212ka a ka a ( ). (A)ka (B)ka - (C)a k 2 (D)a k 2- 9．已知4阶行列式中第1行元依次是3,1,0,4-, 第3行元的余子式依次为 x ,1,5,2-, 则=x ( ). (A) 0 (B)3- (C) 3 (D) 2 10. 若5 7341111 1 326 3 478 ----= D ，则D 中第一行元的代数余子式的和为( ). (A)1- (B)2- (C)3- (D)0 11. 若2 23 5 001 01 11 10 403 --= D ，则D 中第四行元的余子式的和为( ). (A)1- (B)2- (C)3- (D)0 12. k 等于下列选项中哪个值时，齐次线性方程组??? ??=++=++=++0 00321 321321x x kx x kx x kx x x 有非零解. ( ) (A)1- (B)2- (C)3- (D)0 二、填空题

线性代数第二章矩阵(答案).docx

线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第一节矩阵及其运算一．选择题 1．有矩阵A3 2，B23， C 3 3，下列运算正确的是[B]（ A） AC（ B） ABC（ C） AB－ BC（ D） AC+BC 2．设C (1 , 0 ,0 , 1 )，A E C T C ， B E 2C T C ，则AB[ B ] 22 （ A）E C T C（ B）E（C）E（ D）0 3．设 A 为任意 n 阶矩阵，下列为反对称矩阵的是[ B] （ A）A A T（B）A A T（ C）AA T（ D）A T A 二、填空题： 164201165 1． 282342112 4 12124321141387 2．设A 2 1 2 1， B 2 1 2 1，则 2A 3B2525 123401012165 431735 3．12326 570149 131 2140012678 4． 1341312056 1 402 三、计算题： 111 设 A111，4 111

123 B124，求 3AB2A 及 A T B 051 111123111 3AB 2 A 3 111124 2 111 111051111 058222 3 056222 290222 21322 21720 ; 4292 111123058 由 A对称， A T A，则 A T B AB11112405 6 . 111051290 线性代数练习题第二章矩阵系专业班姓名学号第二节逆矩阵一．选择题 1．设A是 n 阶矩阵A的伴随矩阵，则[B] （ A）AA A 1（ B）A n 1 （ C）( A)n A（ D）( A )0 A 2．设 A，B 都是 n 阶可逆矩阵，则[C]（ A） A+B 是 n 阶可逆矩阵（ B）A+B 是 n 阶不可逆矩阵（ C）AB 是 n 阶可逆矩阵（ D）| A+B| = | A|+| B| 3．设 A 是 n 阶方阵，λ为实数，下列各式成立的是（ A）A A（B）A A（C）A n A（D）A [ C] n A 4．设 A， B， C 是 n 阶矩阵，且ABC = E ，则必有[ B]（ A） CBA = E（B）BCA = E（C）BAC = E（D）ACB = E 5．设 n 阶矩阵 A，B， C，满足 ABAC = E，则[ A]

线性代数教案_第二章_矩阵

授课章节第二章矩阵§2.1矩阵§2.2矩阵的运算目的要求理解矩阵的定义，掌握矩阵的运算重点矩阵的运算难点矩阵的乘法 §2.1矩阵前面介绍了利用行列式求解线性方程组的方法，即Cramer法则。但是Cramer法则有它的局限性： 1. 系数行列式； 2. 方程组中变量的个数等于方程的个数。接下来要学习的还是关于解线性方程组，即Cramer法则无法用上的－――用“矩阵”的方法解线性方程组。本节课主要学习矩阵的概念及其运算。一、矩阵的概念矩阵是线性代数的核心，矩阵的概念、运算和理论贯穿线性代数的始终。矩阵是一个表格，它的运算与数的运算是既有联系又有区别；矩阵与行列式也有很大的关联，但二者不能等同混淆。对于分块矩阵，它在矩阵乘法、求逆、向量的线性表出、线性相关与秩、线性齐次方程组的解等方面，都有很大的用处。矩阵是本课程的一个重要概念，在生产活动和日常生活中，我们常常用数表表示一些量或关系，如工厂中的产量统计表，市场上的价目表等等例1 某种物资有3个产地，4个销地，调配量如表1所示表 1 产地销地调配情况表销地产地 B1 B2 B3 B4 A1 1 6 3 5 A2 3 1 2 0 A3 4 0 1 2

那么，表中的数据可以构成一个矩形数表：在预先约定行列意义的情况下，这样的简单矩形数表就能表明整个产销调配的状况。不同的问题，矩形数表的行列规模有所不同，去掉表中数据的实际含义，我们得到如下矩阵的概念。定义2.1 由个数排成的行列数表（2.1）称为一个行列矩阵，简称矩阵。这个数称为矩阵的元素，其中

称为矩阵的第行第列元素.（2.1）式也简记为或 . 有时矩阵A也记作 . 注 1.元素是复数的矩阵称为复矩阵，元素是实数的矩阵称为实矩阵，本书中的矩阵除特别说明外，都指实矩阵. 2.当时，称矩阵为长方阵（长得像长方形）； 3.当时，称矩阵为阶方阵（长得像正方形），简称方阵； 4. 两个矩阵的行数、列数均相等时，就称它们是同型矩阵. 如果与是同型矩阵，并且它们的对应元素相等，即

线性代数习题及解答精讲

线性代数习题一说明：本卷中，A -1表示方阵A 的逆矩阵，r (A )表示矩阵A 的秩，||α||表示向量α的长度，αT 表示向量α的转置， E 表示单位矩阵，|A |表示方阵A 的行列式. 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．设行列式11 121321 222331 3233a a a a a a a a a =2，则1112 13 31323321312232 2333 333a a a a a a a a a a a a ------=（） A ．-6 B ．-3 C ．3 D ．6 2．设矩阵A ，X 为同阶方阵，且A 可逆，若A （X -E ）=E ，则矩阵X =（） A ．E +A -1 B ．E -A C ．E +A D ． E -A -1 3．设矩阵A ，B 均为可逆方阵，则以下结论正确的是（） A ．?? ???A B 可逆，且其逆为-1-1 ?? ???A B B ．?? ??? A B 不可逆 C ．?? ? ??A B 可逆，且其逆为-1-1?? ??? B A D ．?? ???A B 可逆，且其逆为-1-1?? ?? ? A B 4．设α1，α2，…，αk 是n 维列向量，则α1，α2，…，αk 线性无关的充分必要条件是（） A ．向量组α1，α2，…，αk 中任意两个向量线性无关 B ．存在一组不全为0的数l 1，l 2，…，l k ，使得l 1α1+l 2α2+…+l k αk ≠0 C ．向量组α1，α2，…，αk 中存在一个向量不能由其余向量线性表示 D ．向量组α1，α2，…，αk 中任意一个向量都不能由其余向量线性表示 5．已知向量2(1,2,2,1),32(1,4,3,0),T T +=---+=--αβαβ则+αβ=（） A ．（0，-2，-1，1）T B ．（-2，0，-1，1）T C ．（1，-1，-2，0）T D ．（2，-6，-5，-1）T 6．实数向量空间V ={(x , y , z )|3x +2y +5z =0}的维数是（） A ．1 B ．2

高等数学(二)(线性代数)一-第二三章--习题集(部分)

设有矩阵，（m≠n），下列运算结果不是阶矩阵的是（）. A、BA B、AB C、 D、设矩阵A可以左乘矩阵B，则（）. A、 B、 C、 D、若|A|=0，则A=（）. A、0矩阵 B、数字0 C、不一定是0矩阵 D、A中有零元素两个n阶初等矩阵的乘积为（）. A、初等矩阵 B、单位矩阵 C、可逆阵 D、不可逆阵若m×n阶矩阵A中的n个列线性无关，则A的秩（）. A、大于m B、大于n C、等于n D、等于n 矩阵A经有限次初等行变换后变成矩阵B，则（）. A、A与B相似

B、A与B不等价 C、A与B相等 D、r(A)=r(B) 设m×n阶矩阵A,B的秩分别为，则分块矩阵(A,B)的秩r适合关系式（）. A、 B、 C、 D、矩阵A经过初等变换后（）. A、不改变它的秩 B、改变它的秩 C、改变它的行秩 D、改变它的列秩设A为三阶方阵，且|A|=-2，则矩阵|A|A行列式||A|A|=（）. A、16 B、-16 C、8 D、-8 两矩阵A与B既可相加又可相乘的充要条件是（）. A、A、B是同阶方阵 B、A的行数=B的行数 C、A的列数=B的列数 D、A的行数、列数分别等于B的行数、列数初等矩阵（）. A、相乘仍为初等阵 B、相加仍为初等阵 C、都可逆 D、以上都不对

线性方程组有解的充分必要条件是a=（）. A、 B、-1 C、 D、1 存在有限个初等矩阵，使是A为可逆矩阵的（）. A、必要条件 B、充分条件 C、充要条件 D、无关条件矩阵A经过有限次初等行变换后变成矩阵B，则（）. A、r(A)≠r(B) B、A与B相等 C、A的行向量组与B的行向量组等价 D、A与B不等价设，，，，则向量组共有（）个不同的极大无关组. A、1 B、2 C、3 D、4

文档之家