《线性代数》的主要知识点
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线性代数知识点总结第一章 行列式1. n 阶行列式()()121212111212122212121==-∑n nnn t p p p n p p np p p p n n nna a a a a a D a a a a a a 2.特殊行列式()()111211222211221122010n t n n nn nn nna a a a a D a a a a a a a ==-=1212n nλλλλλλ=;()()1122121n n n nλλλλλλ-=-3.行列式的性质定义 记111212122212n n n n nna a a a a a D a a a =;112111222212n n T nnnna a a a a a D a a a =;行列式TD 称为行列式D 的转置行列式.. 性质1行列式与它的转置行列式相等..性质2 互换行列式的两行()↔i j r r 或列()↔i j c c ;行列式变号.. 推论 如果行列式有两行列完全相同成比例;则此行列式为零..性质3 行列式某一行列中所有的元素都乘以同一数()⨯j k r k ;等于用数k 乘此行列式;推论1D 的某一行列中所有元素的公因子可以提到D 的外面;推论2 D 中某一行列所有元素为零;则=0D ..性质4若行列式的某一列行的元素都是两数之和;则1112111212222212()()()i i ni i n n n ni ninna a a a a a a a a a D a a a a a '+'+='+1112111112112122222122221212i n i ni n i n n n ninnn nninna a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ''=+' 性质6 把行列式的某一列行的各元素乘以同一数然后加到另一列行对应的元素上去;行列式的值不变..算得行列式的值..4. 行列式按行列展开余子式 在n 阶行列式中;把元素ij a 所在的第i 行和第j 列划去后;留下来的1n -阶行列式叫做元素ij a 的余子式;记作ij M ..代数余子式 ()1i jij ij A M +=-记;叫做元素ij a 的代数余子式..引理一个n 阶行列式;如果其中第i 行所有元素除i;j (,)i j 元外ij a 都为零;那么这行列式等于ij a 与它的代数余子式的乘积;即ij ij D a A =..高阶行列式计算首先把行列上的元素尽可能多的化成0;保留一个非零元素;降阶定理n 阶行列式 111212122212=n n n n nna a a a a a D a a a 等于它的任意一行列的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和;即1122i i i i in in D a A a A a A =+++;(1,2,,)i n =1122j j j j nj nj D a A a A a A =+++或;(1,2,,)j n =..第二章 矩阵1.矩阵111212122211n n m m mn a a a a a a A a a a ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪⎪⎝⎭行列式是数值;矩阵是数表; 各个元素组成方阵 :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..2. 矩阵的运算矩阵的加法 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.. 矩阵加法的运算规律()1A B B A +=+;()()()2A B C A B C ++=++()()1112121222113,()n n ij ij m nm n m m mn a a a a a a A a A a a a a ⨯⨯---⎛⎫⎪--- ⎪=-=-= ⎪⎪---⎝⎭设矩阵记;A -称为矩阵A 的负矩阵()()()40,A A A B A B +-=-=+-..数与矩阵相乘111212122211,n n m m mn a a a a a a A A A A A a a a λλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫ ⎪ ⎪== ⎪⎪⎝⎭数与矩阵的乘积记作或规定为数乘矩阵的运算规律设A B 、为m n ⨯矩阵;,λμ为数()()()1A A λμλμ=;()()2A A A λμλμ+=+;()()3A B A B λλλ+=+..矩阵相加与数乘矩阵统称为矩阵的线性运算..矩阵与矩阵相乘 设(b )ij B =是一个m s ⨯矩阵;(b )ij B =是一个s n ⨯矩阵;那么规定矩阵A 与矩阵B的乘积是一个m n⨯矩阵(c )ij C =;其中()12121122j j i i is i j i j is sj sj b b a a a a b a b a b b ⎛⎫⎪ ⎪=+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭1sik kj k a b ==∑;()1,2,;1,2,,i m j n ==;并把此乘积记作C AB = 注意1..A 与B2..矩阵的乘法不满足交换律;即在一般情况下;AB BA ≠;而且两个非零矩阵的乘积可能是零矩阵..3..对于n 阶方阵A 和B;若AB=BA;则称A 与B 是可交换的..矩阵乘法的运算规律()()()1AB C A BC =; ()()()()2AB A B A B λλλ==()()3A B C AB AC +=+;()B C A BA CA +=+ ()4m n n n m m m n m n A E E A A ⨯⨯⨯⨯⨯==()5若A 是n 阶方阵;则称 A k 为A 的k 次幂;即kk A A AA =个;并且mk m kA A A+=;()km mk AA =(),m k 为正整数..规定:A 0=E 只有方阵才有幂运算注意 矩阵不满足交换律;即AB BA ≠;()kk k AB A B ≠但也有例外转置矩阵把矩阵A 的行换成同序数的列得到的新矩阵;叫做A 的转置矩阵;记作A T ;()()1TT A A =;()()2T T T A B A B +=+;()()3T T A A λλ=;()()4TT T AB B A =..方阵的行列式由n 阶方阵A 的元素所构成的行列式;叫做方阵A 的行列式;记作A注意 矩阵与行列式是两个不同的概念;n 阶矩阵是n 2个数按一定方式排成的数表;而n 阶行列式则是这些数按一定的运算法则所确定的一个数..()1T A A =;()2n A A λλ=;(3)AB A B B A BA ===对称阵 设A 为n 阶方阵;如果满足A =A T ;那么A 称为对称阵.. 伴随矩阵行列式A 的各个元素的代数余子式ij A 所构成的如下矩阵112111222212n n nnnn A A A A A A A A A A *⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭称为矩阵A 的伴随矩阵.. 性质 AA A A A E **==易忘知识点总结1只有当两个矩阵是同型矩阵时;才能进行加法运算..2只有当第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数时;两个矩阵才能相乘;且矩阵相乘不满足交换律.. 3矩阵的数乘运算与行列式的数乘运算不同..逆矩阵:AB =BA =E;则说矩阵A 是可逆的;并把矩阵B 称为A 的逆矩阵..1A B -=即..说明1 A ;B 互为逆阵; A = B -12 只对方阵定义逆阵..只有方阵才有逆矩阵 3.若A 是可逆矩阵;则A 的逆矩阵是唯一的..定理1矩阵A 可逆的充分必要条件是0A ≠;并且当A 可逆时;有1*1AA A-=重要奇异矩阵与非奇异矩阵 当0A =时;A 称为奇异矩阵;当0A ≠时;A 称为非奇异矩阵..即0A A A ⇔⇔≠可逆为非奇异矩阵..求逆矩阵方法**1(1)||||021(3)||A A A A A A -≠=先求并判断当时逆阵存在;()求;求。
线性代数知识点全归纳线性代数是数学的一个重要分支,研究向量空间及其上的线性映射。
它广泛应用于物理、工程、计算机科学等领域。
下面将对线性代数的主要知识点进行全面归纳。
1.矩阵及其运算:矩阵是线性代数的基本概念之一,由若干行和列组成的方阵。
常见的矩阵运算有加法、减法、数乘、矩阵乘法和转置等。
2.向量及其运算:向量是一个有序数组,具有大小和方向。
常见的向量运算有加法、减法、数乘、点乘和叉乘等。
3.线性方程组:线性方程组是线性代数的核心内容之一、包括齐次线性方程组和非齐次线性方程组。
解线性方程组的方法有高斯消元法、克莱姆法则和矩阵求逆等。
4.向量空间与线性变换:向量空间是线性代数的基本概念之一,包含零向量、加法和数乘运算。
线性变换是一种保持向量空间结构的映射。
5.基与维度:基是向量空间的一组线性无关向量,可以由基线性组合得到向量空间中的任意向量。
维度是向量空间中基的数量。
6.线性相关与线性无关:向量组中的向量线性相关指存在非零的线性组合,其系数不全为零。
如果向量组中的向量线性无关,则任何线性组合的系数都为零。
7.线性变换与矩阵:线性变换可以用矩阵表示,矩阵的列向量表示线性变换作用于基向量上后的结果。
矩阵乘法可以将多个线性变换组合为一个线性变换。
8.特征值与特征向量:对于一个线性变换,如果存在一个非零向量,使得它在该线性变换下只发生伸缩而不发生旋转,那么这个向量称为该线性变换的特征向量,对应的伸缩比例为特征值。
9.二次型与正定矩阵:二次型是线性代数中的重要概念,是一个关于变量的二次函数。
正定矩阵是指二次型在所有非零向量上的取值都大于零。
10.内积与正交性:内积是向量空间中的一种运算,它满足线性性、对称性和正定性。
正交性是指两个向量的内积为零,表示两个向量互相垂直。
11.正交变换与正交矩阵:正交变换是指保持向量长度和向量之间夹角的变换。
正交矩阵是一种特殊的方阵,它的行向量和列向量两两正交,并且长度为112.奇异值分解与特征值分解:奇异值分解将一个矩阵分解为三个矩阵的乘积,其中一个是正交矩阵,另外两个是对角矩阵。
线性代数知识点总结1 行列式(一)行列式概念和性质1、逆序数:所有的逆序的总数2、行列式定义:不同行不同列元素乘积代数和3、行列式性质:(用于化简行列式)(1)行列互换(转置),行列式的值不变(2)两行(列)互换,行列式变号(3)提公因式:行列式的某一行(列)的所有元素都乘以同一数k,等于用数k 乘此行列式(4)拆列分配:行列式中如果某一行(列)的元素都是两组数之和,那么这个行列式就等于两个行列式之和。
(5)一行(列)乘k加到另一行(列),行列式的值不变。
(6)两行成比例,行列式的值为0。
(二)重要行列式4、上(下)三角(主对角线)行列式的值等于主对角线元素的乘积5、副对角线行列式的值等于副对角线元素的乘积乘6、Laplace展开式:(A是m阶矩阵,B是n阶矩阵),则7、n阶(n≥2)范德蒙德行列式数学归纳法证明★8、对角线的元素为a,其余元素为b的行列式的值:(三)按行(列)展开9、按行展开定理:(1)任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式乘积之和等于行列式的值(2)行列式中某一行(列)各个元素与另一行(列)对应元素的代数余子式乘积之和等于0(四)行列式公式10、行列式七大公式:(1)|kA|=k n|A|(2)|AB|=|A|·|B|(3)|A T|=|A|(4)|A-1|=|A|-1(5)|A*|=|A|n-1(6)若A的特征值λ1、λ2、……λn,则(7)若A与B相似,则|A|=|B|(五)克莱姆法则11、克莱姆法则:(1)非齐次线性方程组的系数行列式不为0,那么方程为唯一解(2)如果非齐次线性方程组无解或有两个不同解,则它的系数行列式必为0(3)若齐次线性方程组的系数行列式不为0,则齐次线性方程组只有0解;如果方程组有非零解,那么必有D=0。
2 矩阵(一)矩阵的运算1、矩阵乘法注意事项:(1)矩阵乘法要求前列后行一致;(2)矩阵乘法不满足交换律;(因式分解的公式对矩阵不适用,但若B=E,O,A-1,A*,f(A)时,可以用交换律)(3)AB=O不能推出A=O或B=O。
线性代数知识点归纳,超详细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⾏列式的定义1.⾏列式的计算:①(定义法)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若都是⽅阵(不必同阶),则⑤关于副对⾓线:⑥范德蒙德⾏列式:证明⽤从第n⾏开始,⾃下⽽上依次的由下⼀⾏减去它上⼀⾏的倍,按第⼀列展开,重复上述操作即可。
⑦型公式: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) 对阶⾏列式找出与或,之间的⼀种关系——称为递推公式,其中,,等结构相同,再由递推公式求出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. 对于阶⾏列式,恒有:,其中为阶主⼦式;3. 证明的⽅法:①、;②、反证法;③、构造齐次⽅程组,证明其有⾮零解;④、利⽤秩,证明;⑤、证明0是其特征值.4. 代数余⼦式和余⼦式的关系:第⼆部分矩阵1.矩阵的运算性质2.矩阵求逆3.矩阵的秩的性质4.矩阵⽅程的求解1.矩阵的定义由个数排成的⾏列的表称为矩阵.记作:或①同型矩阵:两个矩阵的⾏数相等、列数也相等.②矩阵相等: 两个矩阵同型,且对应元素相等.③矩阵运算a. 矩阵加(减)法:两个同型矩阵,对应元素相加(减).b. 数与矩阵相乘:数与矩阵的乘积记作或,规定为.c. 矩阵与矩阵相乘:设, ,则,其中注:矩阵乘法不满⾜:交换律、消去律, 即公式不成⽴.a. 分块对⾓阵相乘:,b. ⽤对⾓矩阵○左乘⼀个矩阵,相当于⽤的对⾓线上的各元素依次乘此矩阵的○⾏向量;c. ⽤对⾓矩阵○右乘⼀个矩阵,相当于⽤的对⾓线上的各元素依次乘此矩阵的○列向量.d. 两个同阶对⾓矩阵相乘只⽤把对⾓线上的对应元素相乘.④⽅阵的幂的性质:,⑤矩阵的转置:把矩阵的⾏换成同序数的列得到的新矩阵,叫做的转置矩阵,记作.a. 对称矩阵和反对称矩阵:是对称矩阵.是反对称矩阵.b. 分块矩阵的转置矩阵:⑥伴随矩阵:,为中各个元素的代数余⼦式.,, .分块对⾓阵的伴随矩阵:,矩阵转置的性质:矩阵可逆的性质:伴随矩阵的性质:r(A)与r(A*)的关系若r(A)=n,则不等于0,A*=可逆,推出r(A*)=n。
线性代数总结知识点线性代数是数学的一个分支,主要研究向量、向量空间(也称为线性空间)、线性变换以及线性方程组的理论。
它是现代数学的基础工具之一,广泛应用于物理学、工程学、计算机科学、经济学和社会科学等领域。
以下是线性代数的一些核心知识点总结:1. 向量与向量运算- 向量的定义:向量可以是有序的数字列表,用于表示空间中的点或方向。
- 向量加法:两个向量对应分量相加得到新的向量。
- 标量乘法:一个向量与一个标量相乘,每个分量都乘以该标量。
- 向量的数量积(点积):两个向量的对应分量乘积之和,用于计算向量的长度或投影。
- 向量的向量积(叉积):仅适用于三维空间,结果是一个向量,表示两个向量平面的法向。
2. 矩阵- 矩阵的定义:一个由数字排列成的矩形阵列。
- 矩阵加法和减法:对应元素相加或相减。
- 矩阵乘法:第一个矩阵的列数必须等于第二个矩阵的行数,结果矩阵的每个元素是两个矩阵对应行列的乘积之和。
- 矩阵的转置:将矩阵的行变成列,列变成行。
- 单位矩阵:对角线上全是1,其余位置全是0的方阵。
- 零矩阵:所有元素都是0的矩阵。
3. 线性相关与线性无关- 线性相关:如果一组向量中的任何一个可以通过其他向量的线性组合来表示,则这组向量是线性相关的。
- 线性无关:如果只有所有向量的零组合才能表示为零向量,则这组向量是线性无关的。
4. 向量空间(线性空间)- 定义:一组向量,它们在向量加法和标量乘法下是封闭的。
- 子空间:向量空间的子集,它自身也是一个向量空间。
- 维数:向量空间的基(一组线性无关向量)的大小。
- 基和坐标:向量空间的一组基可以用来表示空间中任何向量的坐标。
5. 线性变换- 定义:保持向量加法和标量乘法的函数。
- 线性变换可以用矩阵表示,矩阵的乘法对应线性变换的复合。
6. 特征值和特征向量- 特征值:对应于线性变换的标量,使得变换后的向量与原向量成比例。
- 特征向量:与特征值对应的非零向量,变换后的向量与原向量方向相同。
线性代数 第一章 行列式§1 二阶和三阶行列式一、二元一次线性方程组与二阶行列式结论:如果112212210a a a a -≠,则二元线性方程组 11112212112222a x a xb a x a x b +=⎧⎨+=⎩的解为122122*********b a a b x a a a a -=-,1121212112121a b b a x a b b a -=-。
定义:设11122122,,,a a a a ,记11221221a a a a -为11122122a a a a 。
称11122122a a a a 为二阶行列式有了行列式的符号,二元线性方程组的求解公式可以改写为112222111122122b a b a x a a a a =,111122211122122a b a b x a a a a =二、三阶行列式与三元一次线性方程组定义:111213212223313233a a a a a a a a a 112233122331132132132231122133112332a a a a a a a a a a a a a a a a a a =++---定理:如果1112132122233132330a a a D a a a a a a =≠,则***123(,,)x x x 是下面的三元线性方程组的解111122133121122223323113223333a x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b ++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩当且仅当*1x =112132222333233/b a a b a a D b a a ,*2x =111132122331333/a b a a b a D a b a ,*3x =111212122231323/a a b a a b D a a b 其中111213212223313233a a a a a a a a a 为系数行列式。
线性代数知识点归纳线性代数是一门研究向量、向量空间、线性变换以及有限维线性方程组的数学分支。
它广泛应用于各个领域,如物理、计算机科学、工程学等。
线性代数的核心概念和工具包括行列式、矩阵、向量组以及线性方程组等。
下面将详细介绍线性代数的相关知识点。
一、行列式1.1 行列式的概念:行列式是一个函数,它从n×n阶方阵到实数(或复数)的映射。
行列式记作|A|,其中A是一个n×n的方阵。
1.2 逆序数:在n×n阶方阵A中,将行列式中元素a_ij与a_ji互换,所得到的新的行列式称为原行列式的逆序数。
1.3 余子式:在n×n阶方阵A中,将第i行第j列的元素a_ij删去,剩下的(n-1)×(n-1)阶方阵的行列式称为原行列式的余子式,记作M_ij。
1.4 代数余子式:在n×n阶方阵A中,将第i行第j列的元素a_ij替换为它的相反数,然后计算得到的新的行列式,称为原行列式的代数余子式,记作A_ij。
1.5 行列式的性质:行列式具有以下性质:(1)交换行列式中任意两个元素的位置,行列式的值变号。
(2)行列式中某一行(列)的元素乘以常数k,行列式的值也乘以k。
(3)行列式中某一行(列)的元素与另一行(列)的元素相加,行列式的值不变。
(4)行列式某一行(列)的元素与另一行(列)的元素相减,行列式的值变号。
1.6 行列式的计算方法:行列式的计算方法有:降阶法、按行(列)展开法、克拉默法则等。
二、矩阵2.1 矩阵的概念:矩阵是一个由数组元素构成的矩形阵列,矩阵中的元素称为矩阵的项。
矩阵记作A,其中A是一个m×n的矩阵,A_ij表示矩阵A中第i行第j列的元素。
2.2 矩阵的线性运算:矩阵的线性运算包括加法、减法、数乘等。
2.3 矩阵的乘法:两个矩阵A和B的乘法,记作A×B,要求A是一个m×n的矩阵,B是一个n×p的矩阵。
矩阵的乘法满足交换律、结合律和分配律。
线代知识点总结全部一、向量和矩阵1. 向量的定义向量是指具有大小和方向的几何体,通常用箭头表示。
在数学中,向量通常用有序数对或有序数组表示。
例如,在二维空间中,一个向量可以表示为(a, b),表示向量在x轴上的分量为a,在y轴上的分量为b。
2. 向量的线性运算向量的线性运算包括向量的加法和数量乘法。
向量的加法就是将两个向量相加,得到一个新的向量。
数量乘法是将一个实数与一个向量相乘,得到一个新的向量。
3. 矩阵的定义矩阵是一个由数排成的矩形阵列,它是线性代数中的一个重要概念。
矩阵中的数称为元素,矩阵的行数和列数分别称为矩阵的阶数。
例如,一个m×n的矩阵有m行n列。
4. 矩阵的基本运算矩阵的基本运算包括矩阵的加法、数量乘法和矩阵的乘法。
矩阵的加法是将两个相同阶数的矩阵相加得到一个新的矩阵,矩阵的数量乘法是将一个实数与一个矩阵相乘得到一个新的矩阵。
矩阵的乘法是将一个m*n的矩阵与一个n*p的矩阵相乘得到一个m*p的矩阵。
5. 矩阵的转置矩阵的转置是将矩阵的行向量转换为列向量,列向量转换为行向量。
矩阵的转置操作可以用来表示矩阵的对称性和几何意义,也有利于简化矩阵的计算。
二、向量空间和子空间1. 向量空间的定义向量空间是指具有加法和数量乘法两种运算的集合,并且满足一定的性质。
向量空间可以是有限维的,也可以是无限维的。
例如,n维实数向量空间可以表示为R^n,它包含所有n维的实数向量。
2. 子空间的定义子空间是指在一个向量空间V中的一个非空集合W,并且满足在W中任意两个向量的线性组合仍然在W中。
子空间的一个重要性质是它也是一个向量空间,可以继承向量空间的性质。
3. 线性相关和线性无关一组向量中的向量如果存在线性组合能够得到零向量,则称这组向量线性相关;如果不存在这样的线性组合,则称这组向量线性无关。
4. 基和维数在一个向量空间中,如果存在一组线性无关的向量可以组成整个空间中的任意向量,则称这组向量是一组基。
考试重点第一章: 行列式的定义、行列式的计算;第二章: 1、求矩阵的逆阵(伴随矩阵法、初等变换法); 2.求矩阵的秩(用初等变换法);3.求矩阵方程: Ax=B, xA=B, AxB=C ; 第三章: 证明向量组的线性相关性; 第四章: 方程组Ax=0, Ax=b 求解; 第五章: 1、会求特征值与特征向量; 2.相似矩阵的性质;3.实对称矩阵的对角化; 第六章: 1.用正交变换把二次型化为标准形;2.二次型的秩, 二次型正定的定义; 3、矩阵正定的判断方法:(1)各阶顺序主子式都大于零;(2)每个特征值都大于零()0A r A n A Ax A A οο⎧⎪<⎪⎪=⇔=⎨⎪⎪⎪⎩不可逆 有非零解是的特征值的列(行)向量线性相关 12()0,,T s i nA r A n Ax A A A A A A A p p p p Ax οββ⎧⎪=⎪⎪=⎪⎪⎪≠⇔⎨⎪⎪⎪⎪=⋅⋅⋅⎪⎪∀∈=⎩可逆 只有零解 的特征值全不为零 的列(行)向量线性无关 是正定矩阵 与同阶单位阵等价 是初等阵总有唯一解⎫⎪−−−→⎬⎪⎭具有向量组等价相似矩阵反身性、对称性、传递性矩阵合同 √ 行列式的计算:① 若A B 与都是方阵(不必同阶),则(1)mn A A A A B B B B A A BB οοοοο*===**=-②上三角、下三角行列式等于主对角线上元素的乘积.③关于副对角线: √ 逆矩阵的求法:①1A A A*-=②1()()A E E A -−−−−→初等行变换③11a b d b c d c a ad bc --⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦ TT T T T A B A C C D BD ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦④12111121n aa n a a a a -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦21111211na a n a a a a -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⑤11111221n n A A A A A A ----⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦ 11121211n nA A A A A A ----⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦√ 设 , 对 阶矩阵 规定: 为 的一个多项式.√ 设 的列向量为 , 的列向量为 , 的列向量为 ,√ 用对角矩阵Λ左乘一个矩阵,相当于用Λ的对角线上的各元素依次乘此矩阵的行向量; 用对角矩阵Λ右乘一个矩阵,相当于用Λ的对角线上的各元素依次乘此矩阵的列向量. √ 两个同阶对角矩阵相乘只用把对角线上的对应元素相乘,与分块对角阵相乘类似,即:11112222kk kk A B A B AB A B οο⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦√ 判断 是 的基础解系的条件: ① 12,,,s ηηη线性无关; ② 12,,,s ηηη是0Ax =的解;③ ()s n r A =-=每个解向量中自由变量的个数.① 零向量是任何向量的线性组合,零向量与任何同维实向量正交. ② 单个零向量线性相关;单个非零向量线性无关.③ 向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性相关⇔向量组中至少有一个向量可由其余1n -个向量线性表示. 向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关⇔向量组中每一个向量i α都不能由其余1n -个向量线性表示. ④ m 维列向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性相关()r A n ⇔<; m 维列向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关()r A n ⇔=. ⑤ ()0r A A ο=⇔=.⑥ 若 线性无关, 而 线性相关,则 可由 线性表示,且表示法惟一. ⑦ 矩阵的行向量组的秩等于列向量组的秩. 阶梯形矩阵的秩等于它的非零行的个数.⑧ 矩阵的行初等变换不改变矩阵的秩,且不改变列 、行向量间的线性关系.⑨ 矩阵 与 等价 作为向量组等价,即: 秩相等的向量组不一定等价.矩阵A 与B 作为向量组等价⇔1212(,,,)(,,,)n n r r αααβββ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=1212(,,,,,,)n n r αααβββ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⇒ 矩阵A 与B 等价.向量组 可由向量组 线性表示 ≤ .向量组 可由向量组 线性表示,且 , 则 线性相关.向量组12,,,s βββ⋅⋅⋅线性无关,且可由12,,,n ααα⋅⋅⋅线性表示,则s ≤n .⑩ 向量组12,,,s βββ⋅⋅⋅可由向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性表示,且12(,,,)s r βββ⋅⋅⋅12(,,,)n r ααα=⋅⋅⋅,则两向量组等价;⑪ 任一向量组和它的极大无关组等价.⑫ 向量组的任意两个极大无关组等价,且这两个组所含向量的个数相等. ⑬ 若两个线性无关的向量组等价,则它们包含的向量个数相等. 若 是 矩阵,则 ,若 , 的行向量线性无关;若 , 的列向量线性无关,即:12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关.Ax β=1122n n x x x αααβ+++=1112111212222212,,n n m m mn n m a a a x b a a a x b A x a a a x b β⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 12,1,2,,j j jmj j n αααα⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦51212120,,,0,,,()(),,,A n A n n Ax Ax A nAx Ax A Ax r A r A n βοαααβοβαααββααα⇒⇔==−−−−−→=<<≠⇒⇒⇔==−−−−−→≠⇔=⇔=<≠=⇒当为方阵时当为方阵时有无穷多解有非零解线性相关 有唯一组解只有零解可由线性表示有解线性无关 12()(),,,()()()1()A n r A r A Ax r A r A r A r A ββαααβββ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪−−−−−→⎪⎩⇔≠⎧⎪⇔=⇔<⎨⎪⇔+=⎩当为方阵时 克莱姆法则 不可由线性表示无解6线性方程组解的性质:√ 设A 为m n ⨯矩阵,若()r A m =,则()()r A r A β=,从而Ax β=一定有解. 当m n <时,一定不是唯一解.⇒<方程个数未知数的个数向量维数向量个数,则该向量组线性相关.m 是()()r A r A β和的上限. √ 矩阵的秩的性质:① ()()()T T r A r A r A A == ② ()r A B ±≤()()r A r B + ③ ()r AB ≤{}min (),()r A r B④ ()0()00r A k r kA k ≠⎧=⎨=⎩若 若⑤ ()()A r r A r B B οο⎡⎤=+⎢⎥⎣⎦⑥0,()A r A ≠若则≥1⑦ ,,()0,()()m n n s A B r AB r A r B ⨯⨯=+若且则≤n ⑧ ,()()()P Q r PA r AQ r A ==若可逆,则 ⑨ ,()()A r AB r B =若可逆则,()()B r AB r A =若可逆则⑩ (),()(),r A n r AB r B ==若则且A 在矩阵乘法中有左消去律:0AB B AB AC B Cο=⇒==⇒=n 个n 维线性无关的向量,两两正交,每个向量长度为1.(,)0αβ=.1α==.√ 内积的性质: ① 正定性:② 对称性: ③ 双线性:1212(,)(,)(,)ααβαβαβ+=+ (,)(,)(,)c c c αβαβαβ==123,,ααα线性无关,112122111313233121122(,)()(,)(,)()()βααββαβββαβαββαββββββ=⎧⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪=--⎪⎩正交化单位化: T AA E =.√ 是正交矩阵的充要条件: 的 个行(列)向量构成 的一组标准正交基.√ 正交矩阵的性质: ① ; ② T T AA A A E ==;③ A 是正交阵,则T A (或1A -)也是正交阵; ④ 两个正交阵之积仍是正交阵; ⑤ 正交阵的行列式等于1或-1.E A λ-.()E A f λλ-=.√ 上三角阵、下三角阵、对角阵的特征值就是主对角线上的n 各元素.√ 若0A =,则0λ=为A 的特征值,且0Ax =的基础解系即为属于0λ=的线性无关的特征向量. √ 12n A λλλ= 1ni A λ=∑tr√ 若 ,则 一定可分解为 = 、 ,从而 的特征值为: , .√ 若 的全部特征值 , 是多项式,则: ① ()f A 的全部特征值为12(),(),,()n f f f λλλ;② 当A 可逆时,1A -的全部特征值为12111,,,n λλλ,A *的全部特征值为12,,,n A AAλλλ.√ 1122,.m m Ak kA a b aA bEAA AA A λλλλλλλ-*⎧⎪++⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩是的特征值则:分别有特征值 √ 1122,m m Ak kAa b aA bEAx A x AA A λλλλλλλ-*⎧⎪++⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩是关于的特征向量则也是关于的特征向量.. 相似于对角阵的充要条件: 恰有 个线性无关的特征向量.这时, 为 的特征向量拼成的矩阵, 为对角阵,主对角线上的元素为 的特征值. √ 可对角化的充要条件: 为 的重数. √ 若n 阶矩阵A 有n 个互异的特征值,则A 与对角阵相似.1B P AP -= (P 为正交矩阵)√ 相似矩阵的性质: ① 若 均可逆 ② T T A B③ kk A B (k 为整数)④ E A E B λλ-=-,从而,A B 有相同的特征值,但特征向量不一定相同.即:x 是A 关于0λ的特征向量,1P x -是B 关于0λ的特征向量. ⑤ A B = 从而,A B 同时可逆或不可逆 ⑥ ()()r A r B = ⑦ ()()A B =tr tr√ 数量矩阵只与自己相似. √ 对称矩阵的性质:① 特征值全是实数,特征向量是实向量; ② 与对角矩阵合同;③ 不同特征值的特征向量必定正交;④ k 重特征值必定有k 个线性无关的特征向量;⑤ 必可用正交矩阵相似对角化(一定有n 个线性无关的特征向量,A 可能有重的特征值,重数=()n r E A λ--).12(,,,)T n f x x x X AX = A 为对称矩阵 12(,,,)T n X x x x =√ 用正交变换法化二次型为标准形:① 求出A 的特征值、特征向量; ② 对n 个特征向量单位化、正交化; ③ 构造C (正交矩阵),1C AC -=Λ; ④ 作变换X CY =,新的二次型为2121(,,,)nn i i f x x x d y =∑,Λ的主对角上的元素i d 即为A 的特征值.正定二次型对应的矩阵. √ 合同变换不改变二次型的正定性.① √ 成为正定矩阵的充要条件(之一成立):②正惯性指数为n;③A的特征值全大于0;④A的所有顺序主子式全大于0;⑤大于0).√成为正定矩阵的必要条件: ;.11。
《线性代数》的主要知识点第一部分 行列式 概念:1. n 阶行列式展开式的特点:①共有n!项,正负各半;②每项有n 个元素相乘,且覆盖所有的行与列; ③每一项的符号为(列)行)ττ+-()1(2. 元素的余子式以及代数余子式 ij ji ij M )1(A +-=3. 行列式的性质 计算方法: 1. 对角线法则2. 行列式的按行(列)展开 (另有异乘变零定理)第二部分 矩阵 1. 矩阵的乘积注意:①不满足交换率(一般情况下B A A B ≠)②不满足消去率 (由AB=AC 不能得出B=C ) ③由AB=0不能得出A=0或B=0 ④若AB=BA ,则称A 与B 是可换矩阵2.矩阵的转置满足的法则:TTTB A )B A (+=+,T T T TTA B AB kAkA ==)(,)(3.矩阵的多项式 设nn x a x a a x +++=Λ10)(ϕ,A 为n 阶方阵,则n n A a A a E a A +++=Λ10)(ϕ称为A 的n 次多项式。
对与对角矩阵有关的多项式有结论如下:(1)如果 1-Λ=P P A ,则n n A a A a E a A +++=Λ10)(ϕ11110---Λ++Λ+=P Pa P Pa EP Pa n n Λ= 1)(-ΛP P ϕ(2)若),,(21n a a a diag Λ=Λ,则))(),(),(()(21n a a a diag ϕϕϕϕΛ=Λ 4.逆矩阵:n 阶矩阵A,B ,若E BA AB ==,则A,B 互为逆矩阵。
n 阶矩阵A 可逆0A ≠⇔;n A r =⇔)( (或表示为n A R =)()即A 为满秩矩阵; ⇔A 与E 等价;⇔A 可以表示成若干个初等矩阵的乘积; ⇔A 的列(行)向量组线性无关; ⇔A 的所有的特征值均不等于零 求法:①伴随矩阵法:*11A AA⋅=- ②初等变换法:()()1,,-−−−→−A E E A 初等行变换或⎪⎪⎭⎫⎝⎛−−−→−⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-1A E E A 初等列变换, E 是单位矩阵 性质:(1)矩阵A 可逆,则A 的逆矩阵是唯一的(2)设A 是n 阶矩阵,则有下列结论 ①若A 可逆,则1-A 也可逆,且A A =--11)(②若A 可逆,则TA 也可逆,且T TA A )()(11--=③若A 可逆,数0≠k ,则kA 可逆,且111)(--=A kkA ④若B A .为同阶矩阵且均可逆,则B A .也可逆,且111)(---=A B AB5.方阵A 的行列式:满足下述运算规律(设B A ,为n 阶方阵,λ为数)①A A T = ②A A nλλ= ③B A AB =6.伴随矩阵:行列式A 的各个元素的代数余子式ij A 所构成的如下的矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=nn n n n n A A AA A A A A A A ΛM M M ΛΛ212221212111*,称为矩阵A 的伴随矩阵(注意行与列的标记的不同) 伴随矩阵具有性质:E A A A AA ==**常见的公式有:①1*-=n AA ②1*-⋅=A A A ③A AA 1)(1*=- ④=-1*)(A *1)(-A 等 7.初等矩阵:由单位矩阵E 经过一次初等变换后所得的矩阵称为初等矩阵。
三种初等变换对应着三种初等矩阵,分别记为: (1)),(j i E (互换E 的第i 、j 列)(2)))((k i E (E 的第i 行乘以不为零的数k ) (3)))((k ij E (把E 的j 行的k 倍加到第i 行上)初等矩阵具有下述性质:初等矩阵的转置仍为初等矩阵;初等矩阵都是可逆矩阵,其逆矩阵仍为初等矩阵且),(),(1j i E j i E =-、)]([)]([11--=k i E k i E 、)](,[)]([1k j i E k ij E -=-;初等矩阵的行列式分别是 -1,k, 1。
8.矩阵的初等变换:初等行变换: 下面三种变换称为矩阵的初等行变换: ①对调两行; 记为 j i r r ↔ 对换第j i 与行②以数0≠k 乘某一行中的所有元素; 记为 k r i ⨯ 第i 行乘k③把某一行所有元素的k 倍加到另一行对应的元素上去;记为 j i kr r + 第j 行k 倍加到第i 行上。
把定义中矩阵的行换成列,即得矩阵的初等列变换的定义. 矩阵的初等行变换和初等列变换统称矩阵初等变换矩阵的初等变换与初等矩阵的关系:设A 是一个n m ⨯矩阵,则① 对A 施行一次初等行变换,相当于在A 的左边乘以相应的m 阶初等矩阵; ② 对A 施行一次初等列变换,相当于在A 的右边乘以相应的n 阶初等矩阵9.矩阵的等价:如果矩阵A 经过有限次初等变换变成矩阵B ,就称矩阵A 与矩阵B 等价。
且若矩阵A 经过有限次初等行变换变成矩阵B ,就称矩阵A 与B 行等价; 若仅经过初等列变换,就称A 与B 列等价。
设B A ,为n m ⨯矩阵①A 与B 行等价⇔∃m 阶可逆矩阵P ,使得B PA = ②A 与B 列等价⇔∃n 阶可逆矩阵Q ,使得B AQ =③B A ,等价⇔∃m 阶可逆矩阵P ,n 阶可逆矩阵Q ,使得B PAQ = 利用矩阵的初等变换解矩阵方程B AX =,B A X 1-=,可以: )(B A M −−−→−初等行变换)(1B A E -MB XA =,1-=BA X ,可以: )(T T B A M −−−→−初等行变换)(T X E M,从而解出X 。
10.矩阵的秩:非零子式的最高阶数。
记为)(或A R )A (r求法:A −−−→−初等行变换行阶梯形矩阵B ,)(A R =B 的非零行的行数。
相关公式:①若A 是n m ⨯矩阵,则},min{)(0m n A R ≤≤ ②)()(A R A R T= ③B A ~⇔)(A R =)(B R④若设A 为n m ⨯矩阵, n m Q P ,均为可逆矩阵,则)(A r )(PAQ r = ⑤,则)()(),()}(),(max{B R A R B A R B R A R +≤≤ ⑥若B A ,均为n m ⨯矩阵,则)()()(B R A R B A R +≤+⑦))(),(min()(B R A R AB R ≤ ⑧若 O B A t n n m =⨯⨯,则 n B R A R ≤+)()( 11.分块矩阵:主要记住:(1)分块对角矩阵:设.A 为n 阶方程,若A 的分块矩阵只有在主对角线上有非零子块,其余子块都为零矩阵,且非零子块都是方块,即⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛O O =s A A A A O21. 其行列式与逆矩阵具有下述性质: ①s i A A A A Λ2=②若),,2,1(,0s i A i Λ=≠,则0≠A ,故A 可逆,并有:⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛O O =----112111.s A A A A O③设A 是m 阶方阵, B 是n 阶方阵,,且b B a A ==,,则()ab OB AO mn1-=另有:(2)设有分块矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=B O C A H ,其中B A ,分别为m 阶、n 阶可逆矩阵,则矩阵H 可逆且⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-----11111B O CB A A H(3)设有分块矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=B C O A H ,其中B A ,分别为m 阶、n 阶可逆矩阵,则 矩阵H 可逆且⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-----11111B CA B O A H第三部分 向量组1. 线性组合:给定向量组A :m ααα,,,21Λ,对于任意一组实数,称向量m m k k k αααΛ++2211为向量组的一个线性组合,m k k k ,,,21Λ称为该线性组合的系数。
给定向量组A :m ααα,,,21Λ和向量β,如果存在一组数m λλλ,,,21Λ,使得 β=m m αλαλαλΛ++2211则向量β是向量组A 的线性组合,也称向量β可以由向量组A 线性表示 向量β能由向量组A 线性表示⇔方程组βααα=++m m x x x Λ2211 有解 ⇔矩阵A=(m ααα,,,21Λ)的秩等于矩阵B=(m ααα,,,21Λ,β)的秩 2.等价:设有两个向量组A :m ααα,,,21Λ及B :s βββ,,,21Λ,若B 中的每个向量都可以由向量组A 线性表示,则称向量组B 能由向量组A 线性表示。
若向量组A 与向量组B 能互相线性表示,则称这两个向量组等价。
记为:(m ααα,,,21Λ)≌(s βββ,,,21Λ) 主要结论:(1)矩阵A 与B 若行等价,则A 的行向量组与B 的行向量组等价; 若矩阵A 与B 若列等价,则A 的列向量组与B 的列向量组等价(2)向量组B :l b b b Λ,,21能由向量组A:m a a a Λ,,21线性表示⇔存在矩阵K ,使得B=AK⇔方程AX=B 有解 ⇔),()(B A R A R =(3)向量组A: m a a a Λ,,21与向量组B :l b b b Λ,,21等价⇔ ),()()(B A R B R A R ==,其中,A,B 是向量组构成的矩阵(4)向量组B :l b b b Λ,,21能由向量组A:m a a a Λ,,21线性表示,则 R(l b b b Λ,,21)≤R(m a a a Λ,,21) 3.线性相关与线性无关对向量组A :m ααα,,,21Λ,如果存在不全为零的一组数m k k k ,,,21Λ,使得:02211=++m m k k k αααΛ 则称向量组A 是线性相关的,否则称为线性无关, 也就是说当且仅当m k k k ,,,21Λ都是零时才能使(Ⅲ)式成立,则m ααα,,,21Λ线性无关。
主要结论:(1)向量组m ααα,,,21Λ线性相关⇔齐次线性方程组有非零解⇔它所构成的矩阵A =(m ααα,,,21Λ)的秩小于m ;同样 线性无关⇔仅有零解⇔m A R =)((2)n 个n 维向量()n a a a 112111,,,Λ=α,),,,(222212n a a a Λ=α),,(21nn n n n a a a ΛΛ=α线性相关⇔行列式0212222111211=nnn n nna a a a a a a a a ΛM M M M ΛΛ, 线性无关⇔行列式0≠(3)m 个n 维向量,当维数m n <时,向量组一定线性相关。
特别地,1+n 个n 维向量必线性相关;(4)若向量组A :m ααα,,,21Λ线性相关⇒向量组B: 121,,,,+m m ααααΛ一定线性相关;反之,向量组B 若线性无关⇒向量组A 线性无关或叙述为:整体无关,则任意部分无关;只要有一部分相关,则整体相关;(5)若向量组A :m ααα,,,21Λ线性无关,而向量组B: m ααα,,,21Λ,β线性相关⇒β必能由向量组A 线性表示,且表达式唯一(6)若r 维向量组m ααα,,,21Λ线性无关,则在每一个向量上再添加r n -个分量所得到的n 维向量组11211,,,m αααΛ也是线性无关的(7)向量组A :m ααα,,,21Λ线性相关⇔其中至少有一个向量是其余1-m 个向量的线性组合 ;线性无关⇔每一个向量都不能由其余向量线性表示。