复旦大学精品课程《线性代数》课件,几种特殊矩阵课件复习精品资料
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3.3 n元向量的线性关系一.线性组合和等价向量组定义3.1n 个数组成的有序数称为n 元向量,其中称为这n 元向量的第i 个分量,常用或表示n 元向量。
12(,,,)n a a a i a αβ12(,,,)Tn a a a α=12 n a a a α⎛⎫ ⎪ ⎪=⎪ ⎪⎝⎭n 元列向量(常用):n 元行向量:12 ,n a a a α⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭12 n b b b β⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭定义3.2 两个n 元向量:当他们各个分量对应相等时,即则称与相等,记做12,1,2,,,a b i n ==αβ.αβ=定义3.2 设n 元向量与,k 为数,则n 元向量αβ1122 ,n n a b a b a b +⎛⎫ ⎪+ ⎪ ⎪ ⎪+⎝⎭12 n ka ka ka ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭称为与的和,k 与的数量乘积。
αβα•通常将向量的加法、数乘运算称为向量的线性运算。
定义3.3 设一组向量,若存在一组数,使12,,,,m βααα12,,,m k k k 1122m mk k k βααα=+++则称是向量组的线性组合,或称可以由向量组线性表示。
β12,,,m αααβ12,,,m ααα(1).零向量可以经任意向量组线性表示。
(2).任一n 元向量可以经由n 元向量组线性表示式:0(0,0,0)T=12(,,,)Tn a a a α=1(1,0,,0),(0,0,,1)T T T Tn e e ==1122.n n e e e αααα=++•向量是矩阵A 各列向量的线性组合的两个充要条件:•线性方程组相容。
•矩阵的秩与矩阵相同。
且线性表示式中系数可以由线性方程组的解给出。
β12,,,m αααAX β=12(,,,)m ααα12(,,,,)m αααβ例1已知向量试问可否经向量组线性表示。
12(1,0,2,1),(1,0,2,1),T Tαα==34(2,1,3,0),(2,5,1,4),TTαα==-4α123,,ααα解记1231234(,,),(,,,).A A ααααααα==1122021520311104A ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪- ⎪⎝⎭312R R -41R R -32R R +41/2R -34,R R 交换1122021502150022⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪--- ⎪-⎝⎭112202150000011⎛⎫ ⎪⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭11220215001100⎛⎫ ⎪⎪ ⎪- ⎪⎝⎭记B可以看出,根据充要条件(2),可以得出可以经由线性表示。
第二章矩阵第一节矩阵的概念1、分类:行矩阵:只有一行的矩阵列矩阵:只有一列的矩阵零矩阵O:元素全为零的矩阵单位阵E:主对角线上元素为1,其他元素为0的方阵数量阵(纯量阵):λE对角阵:不在主对角线上的元素都为0的方阵上(下)三角阵:主对角线上以下(上)的元素全为0的方阵2、两矩阵同型:两个矩阵行数且列数都相等两矩阵相等:两矩阵同型,且对应元素相等。
记做A=B。
3、不同型的零矩阵是不相等的第二节矩阵的运算设A,B,C为m×n矩阵,λ, μ为数一、加法:只有同型矩阵才能进行加法运算(1)交换律:A+B=B+A(2)结合律:(A+B)+C=A+(B+C)(3)A+O=A二、减法:A-B=A+(-B) -B称为B的负矩阵三、乘法:1、只有当第一个矩阵(左矩阵)的列数等于第二个矩阵(行矩阵)的行数时,两个矩阵才能相乘。
简记为:(m×s)(s×n)=(m×n)例: A为2×3矩阵,B为3×2矩阵,则AB=C为2×2矩阵2、数与矩阵:(1)(λμ)A=λ(μA)=μ(λA)(2)(λ+μ)A=λA+μA(3)λ(A+B)=λA+λ B(4)1*A=A, (-1)*A=-A矩阵与矩阵:(1)结合律:(AB)C=A(BC)(2)分配律:A(B+C)=AB+AC(B+C)A=BA+CA(3)λ(AB)=(λA)B=A(λB)(4)EA=AE=A(5)A k A l=A k+l(6)(A k)l=A kl3、矩阵乘法不满足交换律,即(AB)C≠(AC)B另外:(1)一般有AB≠BA (A与B可交换时,等式成立)(2)AB=O,不能推出A=O或B=O(3)AB=AC,A≠O,不能推出B=C(4)(AB)k≠A k B k(A与B可交换时,等式成立)4、可交换的:对于两个n阶方阵A,B,有AB=BA,则称A与B是可交换的。
纯量阵与任意同行方阵都是可交换的。
第三章线性方程组引言11112211211222221122+++=⎧⎪+++=⎪⎨⎪⎪+++=⎩n n n n m m mn n ma x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b •线性方程组的一般形式:简记为:1,(1,2,,)===∑nij j i j a x b i m •线性方程组的矩阵形式:=AX b 其中,,⨯⎡⎤=⎣⎦ij m n A a []12,,,,=Tn X x x x []12,,,=Tm b b b b A [,]=A A b :系数矩阵:增广矩阵,与方程组一一对应3.1 消元法分析:用消元法解下列方程组的过程.求解线性方程组例123412341234241,2553,354152,++-=⎧⎪++-=⎨⎪++-=⎩x x x x x x x x x x x x 123解(2)⨯-+(3)⨯-+1234234234241,31,31,++-=⎧⎪-+=⎨⎪-+-=-⎩x x x x x x x x x x 415(3)⨯-132(2)⨯-++11234234234241,31,31,++-=⎧⎪-+=⎨⎪-+-=-⎩x x x x x x x x x x 415+5+41234234241,31,00,++-=⎧⎪-+=⎨⎪=⎩x x x x x x x 14+(2)⨯-+4(2)⨯-1134234101,31,+-=-⎧⎨-+=⎩x x x x x x 64134234101,31,+-=-⎧⎨-+=⎩x x x x x x 化简任意取定(未知自变量),得到方程组的通解:34,x x 1122123142131013=--+⎧⎪=+-⎪⎨=⎪⎪=⎩x t t x t t x t x t (其中为任意常数)1,t 2t 小结:消元法解线性方程组的常用变换(变换可逆,不会改变同解性):1.互换两个方程位置(与相互替换)i j 2.以不等于零的数乘以某个方程3.某个方程加上另一个方程的k 倍(以替换)i k ⨯i (以替换)i k ⨯j i因为在上述变换过程中,仅仅只对方程组的系数和常数进行运算,未知量并未参与运算.若记12141[]25153354152-⎛⎫ ⎪==- ⎪⎪-⎝⎭B A b 则对方程组的变换完全可以转换为对矩阵B (方程组唯一对应的增广矩阵)的变换.。