自考04184线性代数讲义
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全国高等教育自学考试线性代数(经管类)(04184)2019年4月历年真题及答案2019年4月高等教育自学考试全国统一命题考试线性代数(经管类) 试卷(课程代码04184)注意事项:1.本试卷分为两部分,第一部分为选择题,第二部分为非选择题2.应考者必须按试题顺序在答题卡(纸)指定位置上作答,答在试卷上无效3.涂写部分,画图部分必须使用2B铅笔,书写部分必须使用黑色字迹签字表说明:在本卷中,表示矩阵么的转置矩阵,A*表示矩阵A的伴随矩阵,E是单位矩阵,|A|表示方阵A的行列式,r(A)表示矩阵A的秩。
第一部分选择题一、单项选择题:本大题共5小题,每小题2分,共10分。
在每小题列出的备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其选出。
1.行列式,则A.-2B.-1C.1D.22.设A为2阶矩阵,将A的第1行与第2行互换得到矩阵B,再将B的第2行加到第1行得到矩阵C,则满足PA=C的可逆矩阵P=3.设向量可由向量组线性表出,则数a,b满足关系式A.a-b=4B.a-b=0C.a+b=4D. a+b=04.设齐次线性方程组有非零解,则数k=A.-2B.-1C.1D.25.设3阶实对称矩阵A的秩为2,则A的特征值λ=0的重数为A.0B.1C.2D.3第二部分非选择题二、填空题:本大题共10小题,每小题2分,共20分。
6.设某3阶行列式第2行元素分别为1,-2,3,对应的余子式为3,2,-2,则该行列式的值为7.已知行列式8.9.设n阶矩阵A满足10.设向量组的秩为2,则数a=11.与向量正交的单位向量12.设4元非齐次线性方程组Ax=b的增广矩阵经初等行变换化为若该线性方程组有惟一解,,则数a的取值应满足13.设A为n阶矩阵,若非齐次线性方程组Ax=b有无穷多解,则14.设A为n阶矩阵,且满足则A必有一个特征值为15.二次型的矩阵A=三、计算题:本大题共7小题,每小题9分,共63分16.计算4阶行列式17.设向量18.设矩阵A,B满足关系式X=XA+B,其中,求矩阵X19.求矩阵的秩和列向量组的一个极大无关组,并将其余列向量由该极大无关组线性表出20.设线性方程组确定数a,b为何值时,方程组有无穷多解,并求出其通解(要求用其一个特解和导出组的基础解系表示)21.设矩阵判定A是否可对角化,若可以,求可逆矩阵P和对角矩阵A,22.求正交换x=Qy,将二次型化为标准形四、证明题:本题7分23.已知向量β可由向量组线性表出,证明:如果表示法惟一,则线性无关24.25.。
行列式性质1.行列互换,行列式值不变2.某行(列)可提取公因数3.对换两行(列),行列式变号(推论:两行(列)成比例,行列式值为0)4.若某行(列)是两个元素的和,可以拆分为两个行列式的和5.某行(列)的k倍加到另一行(列),行列式值不变解法(展开公式)n阶行列式的值,等于它任意一行(列)元素与其对应代数余子式乘积之和克拉默法则若线性方程组的系数行列式≠0,则方程组必有唯一解推论1:若齐次线性方程组系数行列式≠0,则方程组只有0解推论2:若齐次线性方程组有非零解,则系数行列式值为0矩阵矩阵:m行n列元素排列成的数表方阵:m=n时,叫做n阶矩阵或方阵公式1.丨A T丨 =丨A丨2.丨KA丨= K n丨A丨3.丨AB丨=丨A丨·丨B丨丨A2丨=丨A丨2对称矩阵:沿主对角线对称 (A T=A,反对称矩阵A T=-A)正交矩阵:A T A=AA T=E伴随矩阵:矩阵中所有元素对应代数余子式,行列交换组成的新矩阵公式1.AA※=A※A=丨A丨E2.丨A※丨=丨A丨n-1A※=丨A丨·A-13.A-1=丨A丨-1 · A※若存在矩阵B,使AB=BA=E,则矩阵A可逆,矩阵B为矩阵A的逆矩阵性质1.若A可逆,则A-1也可逆,且(A-1)-1=A , (A T)-1=(A-1)T2.若A可逆,K ≠ 0,则KA可逆,且(KA)-1=K-1A-13.若A可逆,则丨A丨≠ 0 (推论:A、B是n阶矩阵,若AB=E,则B=A-1)4.若A、B均可逆,则AB也可逆,且(ABC)-1=C-1B-1A-1分块矩阵运算:分块矩阵运算时,每个子块也要内部运算初等变换:倍乘、互换、倍加初等矩阵:矩阵经过一次初等变换得到的新矩阵(左行右列)矩阵等价:矩阵A经过有限次数初等变换得到B,则A和B等价k阶子式:任意取k行k列元素按原来的次序构成k阶行列式,为矩阵的子式秩:矩阵中值不为0的阶数最大的k阶子式,为矩阵的秩,记作r定理1.秩=阶数,则丨A丨≠0,可逆 (秩<阶数,则丨A丨=0,不可逆)2.经过初等变换,矩阵的秩不变3.转置后矩阵的秩不变n维向量:n个数构成的有序数组,称为一个n维向量零向量:所有分量全为0的向量,不同维数的0向量不相等运算:加法、数乘、内积线性表出a1,a2...a n是一组n维向量,k1,k2...k n是一组常数若B=k1a1,k2a2...k n a n,则称B是a1,a2...a n的线性组合(B可用a1,a2...a n线性表出)定理若向量组B1,B2...B n可用a1,a2...a n线性表出,则r(B)≤r(A)线性相关定义:设a1,a2...a n是n个m维向量,若存在n个不全为0的数k1,k2...k n使k1a1+k2a2+...+k n a n=0,则称向量组线性相关,否则称为线性无关定理a1,a2...a n线性相关1.a1,a2...a n=0,降秩,不可逆2.齐次方程组有非0解3.n+1维向量必线性相关4.至少有一个向量ai可由其余向量线性表出a1,a2...a n线性无关,而a1,a2...a n,B线性相关,则B必能由a1,a2...a n线性表出,且表法唯一a1,a2...a n可由B1,B2...B t线性表出,且n>t,则a1,a2...a n必线性相关(推论:若a1,a2...a n线性无关,则n≤t)线性无关定义:若k1a1+k2a2+...+k n a n=0,必有k1=0...k n=0,则称a1,a2...a n线性无关向量组的极大无关组设有向量组A:a1,a2...a n,若A中能选出r个向量a1,a2...a r满足:1.A0:a1,a2...a r线性无关 2.向量组A中任意r+1个向量(如果有)都线性相关则称A0是向量组A的一个极大线性无关组向量组的秩向量组T中任意一个极大无关组所含向量个数,为T的秩(等价向量秩必相同)向量空间概念:n维实行(列)向量全体构成的集合,称为实n维向量空间,记作R n子空间:R n中取a1,a2...a n,则k1a1,k2a2...k n a n一定是R n中的一个子空间基设V是R n中的一个向量空间,若V中的向量组A:a1,a2...a n满足1.A线性无关2.V中任意一个向量a都可以由a1,a2...a n线性表出则A是V的一个基,a1,a2...a n为基向量,基中向量个数r为V的维数,并称V为r维向量空间坐标a=k1a1+k2a2+...+k n a n成立时,表出系数k1,k2...k n称为a在基a1,a2...a n下的坐标齐次线性方程组定理1.若n维列向量ξ满足AX=0,则称ξ为AX=0的解2.n为零向量是AX=0的解,称为0解,反之称为非0解,向量分量中至少有一个不为03.由AX=0的解向量构成的向量集合,称为AX=0的解空间性质1.若ξ1和ξ2都是AX=0的解,ξ1+ξ2则也是AX=0的解2.若ξ是AX=0的解,k是任意实数,则kξ也是AX=0的解基础解系设a1,a2...a n是Ax=0的基础解系,若它满足a1,a2...a n线性无关Ax=0任意一个解ξ都可以由a1,a2...a n线性表出则a1,a2...a n是Ax=0的一个基础解系原则1.不能是0向量2.解向量必须都是Ax=0的解3.解向量个数为n-r4.任意n-r个解向量都线性无关推论Ax=0只有零解,则r(A)=n,即Ax=0没有基础解系Ax=0有非零解,则r(A)<n,即Ax=0有无穷个基础解系当A是n阶方阵时Ax=0只有零解,丨A丨≠0Ax=0有非零解,丨A丨等于0非齐次线性方程组增广矩阵:线性方程组中,所有常数项拼成的矩阵有解判别r(A,b)=r(A)时,Ax=b必有解r(A,b)=r(A)=n,方程组有唯一解r(A,b)=r(A)<n,方程组有无穷解r(A,b)=r(A)+1时,Ax=b必无解A是n阶方阵时丨A丨=0时, r(A,b)=r(A)<n,则方程组有无穷解r(A,b)=r(A)+1,则Ax=b无解丨A丨≠0时, r(A,b)=r(A)=n,Ax=b有唯一解x=A-1b导出组任意一个非齐方程组都有对应齐次方程组,称为导出组性质若a1,a2都是Ax=b的解,则ξ=a1-a2是其导出组的解若a是Ax=b的解,ξ是其导出组Ax=0的解,则a+ξ是Ax=b的解结构定理特解:方程组Ax=b的任意一个解齐次方程组解题步骤1.拼系数矩阵2.化成行最简3.立同解方程组4.赋值自由未知量5.求出基础解系6.加入常数项7.基础解系的线性组合即是通解非齐次方程组解题步骤1.拼成增广矩阵2.化成行最简3.立同解方程组4.赋值,找到特解5.立导出组6.赋值,解出基础解系7.求出通解非齐次通解=非齐次特解+齐次通解特征值和特征向量定义:若存在某个数λ与某个n维非零列向量P,满足AP=λP则称λ为A的一个特征值,P为A的属于这个特征值的一个特征向量特征方程特征向量P的值,就是(λE-A)x=0的所有非零解零向量也是(λE-A)x=0的解,但不是A的特征向量结论三角矩阵的特征值乘积,就是其全体对角元一个向量P不可能是属于同一个方阵A的不同特征值的特征向量n阶方阵A与其转置矩阵A T特征值相同n阶方阵全体特征值的和,等于主对角线元素的和 (迹),乘积等于行列式的值求法根据A的特征方程求出A的特征值(丨λE-A丨)逐个代入特征值,得到对应齐次线性方程组,求出对应特征向量方阵相似定义:A和B均为n阶方阵,若存在P,使B=P-1AP,则称A和B相似,记作A~B结论若A~B,则A和B的特征值、迹、行列式的值、秩相同若A矩阵相似于对角阵,那么对角矩阵的对角元就是A矩阵的n个特征值方阵与对角矩阵相似条件矩阵是对称矩阵特征向量全都线性无关特征值相同,需满足特征值重数=对应特征向量个数证明可相似对角化求特征值(特征值是相似对角矩阵主对角线的元素)代入特征值求n-r(λE-A),看是否等于特征值重数内积与正交内积:两个同维向量的内积就是对应分量乘积之和。
2015 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试04184 线性代数(经管类)试卷一、单项选择题(本大题共5 小题,每小题 2 分,共 10 分)在每小题列出地四个备选项中只有一个选项为符合题目要求地, 地括号内;错选、多选或未选均无分; 请将其代码填写在题后a 1 a 2b 1b 2a 1 a 2 2b 1 2b 2 3a 13a 2, D 2 =,则 D 2=1、设行列式 【 】D 1=A.-D 1B.D 1C.2D 1D.3D 11 2 0 1 x 12 4 0 2 2 y, B =,且 2A=B ,则 【 】2、若 A=A.x=1 , y=2 C.x=1 , y=1B.x=2 , y=1 D.x=2 , y=2A 等价地为3、已知 A 为 3 阶可逆矩阵,则下列矩阵中与【】1 A. 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 00 1 C. 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 1 0 01B. D. 4、设 2 阶实对称矩阵 A 地全部特征值味 1, -1, -1,则齐次线性方程组( E+A )x=0 地基础解系所含解向量地个数为 【】A.0B.1C.2D.33 11 3有一个特征值为【】5、矩阵A.-3二、填空题(本大题共B.-2 10 小题,每小题C.12 分,共 D.220 分)请在每小题地空格中填上正确答案;错填、不填均无分; 1A 为 3 阶矩阵,且A =3,则 3A =6、设 .2 3 1 5A * =,则7、设 A=.1 2 0 11 1 1 1, B=,若矩阵 X 满足 AX =B ,则 X= .8、已知 A=1 2T ,T线性相关,则数 k=.9、若向量组(1, 2, 1) (k-1 , 4, 2) 12x 12x 1 3x 12 x 2 x 2 x 2ax 3 x 3 x 30 0a = 有非零解,则数 .10、若齐次线性方程组T ,T,则内积(1,11、设向量(1, -2, 2) (2, 0, -1) 2 )= .12 V ={x=(x 1,x 2, 0)T|x 1, x 2 R } 地维数为12、向量空间 13、与向量(1 .1, 0,1) T 与(1, 1, 0) T 均正交地一个单位向量为 .2 3地两个特征值之积为 .14、矩阵2 22 2 2x1ax2a x32 x 1 x 2 正定,则数 a 地取值范围为15、若实二次型 f(x1 , x 2,x3)= .7 小题,每小题 三、计算题(本大题共9 分,共 63 分)2 1 1 1 13 1 1 1 14 1 11 1 5地值 .16、计算行列式 D=1 21*A( 2A)2A 地值 .17、设 2 阶矩阵 A 地行列式,求行列式0 1 111111251,B= ,矩阵X 满足X =AX +B,求0X.18、设矩阵 A =3T T T T(1,2,1) , (2,5,1) , (1,3, 6) , (3, 1,10)19、求向量组地秩与一个极1234大线性无关组,并将向量组中地其余向量由该极大线性无关组线性表出.22x 1 x 1 x 1 ax 2bx 2cx 2 a x 3 b x 3c x 33a 223b ,其中 a, b, c 两两互不相同 . 20、利用克拉默法则解线性方程组2 23c1 a 1 a 3 1 11 10 0 0 0 1 0 00 b相似,求数 a, b 地值. 21、已知矩阵 AB 与 f ( x 1 , x 2 ) 5x 1 5x 2 4 x 1x 2 为标准型, 22、用正交变换化二次型并写出所作地正交变换 .四、证明题(本题 7 分)23、设 A , B 均为 n 阶矩阵,且 A=B+E ,B 2=B ,证明 A 可逆 .2015 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试线性代数(经管类)试题答案及评分参考(课程代码 04184)一、单项选择题(本大题共5 小题,每小题 3.D 2 分类,共 10 分)4.C1.C2.A 5.B二、填空题(本大题共 小题,每小题 2 分,共 20 分)10 5 31 26. 97.1 1 1 31 08.9. 3 10. -2 11. 0 1 31 3TT或1,1,1 1,1,112. 213.15. a > 163 分)1 1 0 414. -1三、计算题(本大题共7 小题,每小题 9 分,共 1 2 1 1 3 1 1 1 1 1 4 1 11 1 5 1 0 0 03 5 2 21 1 3 016.解 ( 5 分)D=5= 221 3 01 0 474( 9 分)12*1AA 可逆,于为 AA A17.解 由于 ,所以 ( 3 分)1 21*11(2 A ) 2 AA2 A A故 (6 分)21 23 23 29 21111AAAA( 9 分)=由 X AX B ,化为 E A XB ,18.解 ( 4 分)11 11 0 01 20 3 02 2 1 1 1 11 31而 E AE A可逆,且 ( 7 分)0 3 02 21 1 1 1 1 251 0 3 32 1 1 0 11 3故 X( 9 分)12 1 11 5 53 7 71 0 0 0 1 011 5 017 7 0由于1,2,3,0 019.解 ( 5 分) 41,所以向量组地秩为 2, 2 为一个极大线性无关组,并且有115 2 ,177(9 分)31412注:极大线性无关组不唯一;方程组地系数行列式20. 解 a21 D= 1 1 ab c 2b cb ac a c b2D 0 ,故方程有唯一解;因为 a,b,c 两两互不相同,所以(4 分)3a 2a 23a2 a 2a b c 1 1 1 2 222 又 D 13b 3cb 0 , D 23b3cb c0 ,2222c2 1 1 1 a b c 3a 3b 2D 33D( 7 分)3c2由克拉默法则得到方程组地解D D D 3 D D3 1 2 x 0, x 0, x 3(9 分)123DDD21.解 因为矩阵 A 与 B 相似,故trA trB 且 AB ,(6 分)1 3 a 1 10 21 0b即所以 (9 分)a=1,b=4. 5 2 2 5A22. 解 二次型地矩阵3,7,所以 A 地特征值由于 ( 4 分)E A37 123 ,由方程组 3E A x 0 得到 3 地一个单位对于特征值A 属于特征值11112 2特征向量17, 由方程组 对于特征值7 E A x 0 得到 7 地一个单位特征向量A 属于特征值22112 2 .21 1 112 2得正交矩阵Q1,,作正交变换 x Qy ,22 23 7 .二次型化为标准形 fy 1y 2( 9 分)四、证明题(本题 7 分) 2因为 AB E ,所以 A EB ,又 BB ,23.证 2A EA E , 故 (3 分)1 2 2A3 A2E, 于为 AA 3EE ,故 化简得 可逆;( 7 分)A。
第一部分行列式本章概述行列式在线性代数的考试中占很大的比例。
从考试大纲来看。
虽然只占13%左右。
但在其他章。
的试题中都有必须用到行列式计算的内容。
故这部分试题在试卷中所占比例远大于13%。
1.1 行列式的定义1.1.1 二阶行列式与三阶行列式的定义一、二元一次方程组和二阶行列式例1.求二元一次方程组的解。
解:应用消元法得当时。
得同理得定义称为二阶行列式。
称为二阶行列式的值。
记为。
于是由此可知。
若。
则二元一次方程组的解可表示为:例2二阶行列式的结果是一个数。
我们称它为该二阶行列式的值。
二、三元一次方程组和三阶行列式考虑三元一次方程组希望适当选择。
使得当后将消去。
得一元一次方程若,能解出其中要满足为解出。
在(6),(7)的两边都除以得这是以为未知数的二元一次方程组。
定义1.1.1 在三阶行列式中,称于是原方程组的解为;类似地得这就将二元一次方程组解的公式推广到了三元一次方程组。
例3 计算例4 (1)(2)例5 当x取何值时,?为将此结果推广到n元一次方程组。
需先将二阶、三阶行列式推广到n阶行列式。
1.1.2 阶行列式的定义定义1.1.2 当n时,一阶行列式就是一个数。
当时,称为n阶行列式。
定义(其所在的位置可记为的余子式的代数余子式。
定义为该n阶行列式的值。
即。
容易看出,第j列元素的余子式和代数余子式都与第j列元素无关;类似地,第i行元素的余子式和代数余子式都与第i行元素无关。
n阶行列式为一个数。
例6 求出行列式第三列各元素的代数余子式。
例7(上三角行列式)1.2 行列式按行(列)展开定理1.2.1(行列式按行(列)展开定理)例1 下三角行列式=主对角线元素的乘积。
例2 计算行列式例3 求n阶行列式小结1.行列式中元素的余子式和代数余子式的定义。
2.二阶行列式的定义。
3.阶行列式的定义。
即。
4.行列式按行(列)展开的定理和应用这个定理将行列式降阶的方法。
作业p8 习题1.1 1(1)(2)(3)(5)(6),3作业 p11习题1.2 1,2,3(1),(2),41.3 行列式的性质及计算1.3.1 行列式的性质给定行列式将它的行列互换所得的新行列式称为D的转置行列式,记为或。
自考《线性代数》(经管类)教学大纲课程代码:04184 总学时:33学时一、课程的性质、目的、任务:《线性代数》是以变量的线性关系为主要研究对象的数学学科。
该课程介绍行列式,矩阵,线性方程组,二次型等有关的概念,理论及方法。
本课程不仅是许多后续相关学科的理论基础,同时也是科学技术和经济管理领域的重要数学工具。
内容的抽象性,逻辑的严密性是《线性代数》的基本特点,在教学过程中应特别注意对学生抽象思维,逻辑思维以及归纳推理能力的培养。
通过本课程的教学,要求学生对基本概念,基本理论和重要方法有正确的理解,并能比较熟练地掌握和应用。
通过本课程的学习,使学生获得线性代数的基本知识,培养学生的基本运算能力,增强学生处理问题的初步能力。
另外通过本课程的学习,为学生学习后续课程和进一步深造以及今后工作奠定必要的数学基础。
二、课程教学的基本要求:教学要求由低到高分三个层次,有关定义、定理、性质、特征概念的内容为“知道、了解、理解”;有关计算、解法、公式、法则等方法的内容按“会、掌握、熟练掌握”。
三、教学内容第一章行列式学时:4学时(讲课3学时)本章讲授要点:行列式的概念和基本性质、行列式的计算、行列式按行(列)展开定理、克莱默法则。
重点:行列式的计算、克莱默法则难点:行列式的计算、克莱默法则。
教学内容:§1.1 二阶、三阶行列式§1.2 n阶行列式§1.3 行列式的性质§1.4 行列式按行(列)展开§1.5克莱默法则教学基本要求:1.理解行列式的定义,掌握行列式的性质,并会用行列式的性质证明和计算有关问题。
2.熟练掌握通过三角化计算行列式的方法。
3.理解子式,余子式,代数余子式的定义,熟练掌握按某行(或某列)展开行列式,会应用展开定理计算和处理行列式。
4.了解“克莱默”法则的条件和结论,掌握判别齐次方程组有非零解的条件。
第二章矩阵学时:6学时(讲课4学时)本章讲授要点:矩阵的概念,几种特殊矩阵,矩阵的运算,矩阵可逆的充分必要条件,求逆矩阵,矩阵的初等变换,矩阵的秩。
04184线性代数知识点b b1. 已知 2 阶行列式 a 1 a 1= N , b 1 b c 1 c 线性代数知识点 = n ,则 b 1 b 2 a 1 + c 1 a 2 + c 22. 设 A 是 n 阶矩阵,C 是 n 阶正交阵,且 B=C T AC ,则 A 与B 等价、A 与 B 有相同的特征值、A 与 B 相似3. n 元线性方程组 Ax=b 有两个解 a 、c ,则 a-c 是 Ax=0 的解。
4.4.设A ,B ,C 均为n 阶方阵,AB= BA ,AC=CA ,则ABC=BCA5. 非齐次线性方程组 Ax=b 中,系数矩阵 A 和增广矩阵的秩都等于 4,A 是4×6 矩阵,则方程组有无穷多解6. α,β,γ是三维列向量,且|α,β,γ|≠0,则向量组α,β,γ的线性相关性是线性无关7.(-1,1)不能表示成(1,0)和(2,0)的线性组合8.(4,0)能表示成(-1,2),(3,2)和(6,4)的线性组合,且系数不唯一9.设β=(1,0,1),γ=(1,1,-1),则满足条件3x+β=γ的x 为 1/3(0, 1, -2)10.设α,β,γ都是 n 维向量,k ,l 是数,(α+β)+γ=α+(β+γ)、α+β=β+α、α+(-α)=011.属于不同特征值的特征向量必线性无关、相似矩阵必有相同的特征值、特征值相同的矩阵未必相似12. 已知矩阵 A = 5 2 1有一个特征值为 0,则 x= 2.5 13. 已知 3 阶矩阵 A 的特征值为 1,2,3,则|A-4E|=-614. 已知 f (x )=x 2+x+1 方阵 A 的特征值 1,0,-1,则 f (A )的特征值为 3,1,115. 要保证 n 阶实对称阵 A 为正定,则 A -1 正定、A 合同于单位阵、A 的正惯性指数等于 n16.二次型 f (x 1,x 2,x 3)= x 12+ x 22+x 32+2x 1x 2+2x 1x 3+2x 2x 3,其秩为 117. 设 f=X T AX ,g=X T BX 是两个 n 元正定二次型,则 X T ABX 未必是正定二次型。
b b1. 已知 2 阶行列式 a 1 a 1= N , b 1 b c 1 c 线性代数知识点 = n ,则 b 1 b 2 a 1 + c 1 a 2 + c 22. 设 A 是 n 阶矩阵,C 是 n 阶正交阵,且 B=C T AC ,则 A 与 B 等价、A 与 B 有相同的特征值、A 与 B 相似3. n 元线性方程组 Ax=b 有两个解 a 、c ,则 a-c 是 Ax=0 的解。
4.4.设 A ,B ,C 均为 n 阶方阵,AB= BA ,AC=CA ,则 ABC=BCA5. 非齐次线性方程组 Ax=b 中,系数矩阵 A 和增广矩阵的秩都等于 4,A 是 4×6 矩阵,则方程组有无穷多解6. α,β,γ是三维列向量,且|α,β,γ|≠0,则向量组α,β,γ的线性相关性是线性无关7.(-1,1)不能表示成(1,0)和(2,0)的线性组合8.(4,0)能表示成(-1,2),(3,2)和(6,4)的线性组合,且系数不唯一9.设β=(1,0,1),γ=(1,1,-1),则满足条件 3x+β=γ的 x 为 1/3(0, 1, -2)10.设α,β,γ都是 n 维向量,k ,l 是数,(α+β)+γ=α+(β+γ)、α+β=β+α、α+(-α)=011.属于不同特征值的特征向量必线性无关、相似矩阵必有相同的特征值、特征值相同的矩阵未必相似12. 已知矩阵 A = 5 2 1有一个特征值为 0,则 x= 2.5 13. 已知 3 阶矩阵 A 的特征值为 1,2,3,则|A-4E|=-614. 已知 f (x )=x 2+x+1 方阵 A 的特征值 1,0,-1,则 f (A )的特征值为 3,1,115. 要保证 n 阶实对称阵 A 为正定,则 A -1 正定 、A 合同于单位阵、A 的正惯性指数等于 n16.二次型 f (x 1,x 2,x 3)= x 12+ x 22+x 32+2x 1x 2+2x 1x 3+2x 2x 3,其秩为 117. 设 f=X T AX ,g=X T BX 是两个 n 元正定二次型,则 X T ABX 未必是正定二次型。
线性代数复习提纲第一部分:基本要求(计算方面)四阶行列式的计算;N阶特殊行列式的计算(如有行和、列和相等);矩阵的运算(包括加、减、数乘、乘法、转置、逆等的混合运算);求矩阵的秩、逆(两种方法);解矩阵方程;含参数的线性方程组解的情况的讨论;齐次、非齐次线性方程组的求解(包括唯一、无穷多解);讨论一个向量能否用和向量组线性表示;讨论或证明向量组的相关性;求向量组的极大无关组,并将多余向量用极大无关组线性表示;将无关组正交化、单位化;求方阵的特征值和特征向量;讨论方阵能否对角化,如能,要能写出相似变换的矩阵及对角阵;通过正交相似变换(正交矩阵)将对称矩阵对角化;写出二次型的矩阵,并将二次型标准化,写出变换矩阵;判定二次型或对称矩阵的正定性。
第二部分:基本知识一、行列式1.行列式的定义用n^2个元素aij组成的记号称为n阶行列式。
(1)它表示所有可能的取自不同行不同列的n个元素乘积的代数和;(2)展开式共有n!项,其中符号正负各半;2.行列式的计算一阶|α|=α行列式,二、三阶行列式有对角线法则;N阶(n>=3)行列式的计算:降阶法定理:n阶行列式的值等于它的任意一行(列)的各元素与其对应的代数余子式乘积的和。
方法:选取比较简单的一行(列),保保留一个非零元素,其余元素化为0,利用定理展开降阶。
特殊情况上、下三角形行列式、对角形行列式的值等于主对角线上元素的乘积;(2)行列式值为0的几种情况:Ⅰ行列式某行(列)元素全为0;Ⅱ行列式某行(列)的对应元素相同;Ⅲ行列式某行(列)的元素对应成比例;Ⅳ奇数阶的反对称行列式。
二.矩阵1.矩阵的基本概念(表示符号、一些特殊矩阵――如单位矩阵、对角、对称矩阵等);2.矩阵的运算(1)加减、数乘、乘法运算的条件、结果;(2)关于乘法的几个结论:①矩阵乘法一般不满足交换律(若AB=BA,称A、B是可交换矩阵);②矩阵乘法一般不满足消去律、零因式不存在;③若A、B为同阶方阵,则|AB|=|A|*|B|;④|kA|=k^n|A|3.矩阵的秩(1)定义非零子式的最大阶数称为矩阵的秩;(2)秩的求法一般不用定义求,而用下面结论:矩阵的初等变换不改变矩阵的秩;阶梯形矩阵的秩等于非零行的个数(每行的第一个非零元所在列,从此元开始往下全为0的矩阵称为行阶梯阵)。
阵矩第二章2.1矩阵的概念n2.1.1m×由定义个数ai=12…mj=12…n)排成,,,,,,;(ij mn 数表一个列的行用大小括号表示mn列矩阵。
称为一个行nm×这矩阵的含义是:个数排成一个矩形阵列。
aij列元素称为矩阵的第其中行第ij i=12…mj=12…ni,而,,,,);,,(jij列的变称为行标,称为列标。
第行与第ij 。
,)叉位置记为(ABC等表示,通常用大写字母,mn,和列数矩阵。
有时为了标明矩阵的行数也可记为A=aaA 或))或((nm ×nm×ijnm×ijm=nA=a n阶为时,称)(当nijn×2n nn阶方阵是由矩阵,或者称为。
阶方阵个数排成一个正方形表,它不是一个数(行n阶行列式是两个完),它与列式是一个数全不同的概念。
只有一阶方阵才是一个数。
nA中从左上角到右下角的这条阶方阵一个An阶方阵的主对。
的主对角线对角线称为aa…a,称为此方,角线上的元素,,nn1122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OO(大写字)表示。
或者nm×a…m=1α=a,(时,称,,特别,当12a n1×n 矩阵。
它是)为维行向量n m n=1维列向量为时,。
称当1 m×它是矩阵。
向量是特殊的矩阵,而且它们是非常重要的特殊矩阵。
abc3维行向量,)是,,(例如,3维列向量。
是几种常用的特殊矩阵:1.n阶对角矩阵或简写形如A)念为(那不是“尖”,,的矩阵,称为对角矩阵是一个三阶对角矩阵,例如,。
也可简写为2.数量矩阵n阶数量矩阵对角矩阵的主对角线上的元当有如下形式:素都相同时,称它为数量矩阵。
或N没标就不阶矩阵,(标了角标的就是知是多少的)na=1阶单位矩阵当时,称特n EI,单位记为它为或阶nn别,矩阵。
即或E或在不会引起混淆时,也可以用I 表示单位矩阵。
自考04184线性代数讲义第一部分行列式本章概述行列式在线性代数的考试中占很大的比例。
从考试大纲来看。
虽然只占13%左右。
但在其他章。
的试题中都有必须用到行列式计算的内容。
故这部分试题在试卷中所占比例远大于13%。
1.1 行列式的定义1.1.1 二阶行列式与三阶行列式的定义一、二元一次方程组和二阶行列式例1.求二元一次方程组的解。
解:应用消元法得当时。
得同理得定义称为二阶行列式。
称为二阶行列式的值。
记为。
1于是由此可知。
若。
则二元一次方程组的解可表示为:例2二阶行列式的结果是一个数。
我们称它为该二阶行列式的值。
二、三元一次方程组和三阶行列式考虑三元一次方程组希望适当选择。
使得当后将消去。
得一元一次方程若,能解出其中要满足为解出。
在(6),(7)的两边都除以得这是以为未知数的二元一次方程组。
2定义1.1.1 在三阶行列式中,称3于是原方程组的解为;类似地得这就将二元一次方程组解的公式推广到了三元一次方程组。
例3 计算例4 (1)(2)4例5 当x取何值时,,为将此结果推广到n元一次方程组。
需先将二阶、三阶行列式推广到n阶行列式。
1.1.2 阶行列式的定义定义1.1.2 当n时,一阶行列式就是一个数。
当时,称为n阶行列式。
定义(其所在的位置可记为的余子式5的代数余子式。
定义为该n阶行列式的值。
即。
容易看出,第j列元素的余子式和代数余子式都与第j列元素无关;类似地,第i行元素的余子式和代数余子式都与第i行元素无关。
n阶行列式为一个数。
例6 求出行列式第三列各元素的代数余子式。
例7 (上三角行列式)61.2 行列式按行(列)展开定理1.2.1(行列式按行(列)展开定理)例1 下三角行列式,主对角线元素的乘积。
例2 计算行列式例3 求n阶行列式7小结1.行列式中元素的余子式和代数余子式的定义。
2.二阶行列式的定义。
3.阶行列式的定义。
即。
4.行列式按行(列)展开的定理和应用这个定理将行列式降阶的方法。
作业p8 习题1.1 1(1)(2)(3)(5)(6),3作业 p11习题1.2 1,2,3(1),(2),41.3 行列式的性质及计算1.3.1 行列式的性质给定行列式将它的行列互换所得的新行列式称为D的转置行列式,记为或。
性质1 转置的行列式与原行列式相等。
即性质2 用数k乘行列式D的某一行(列)的每个元素所得的新行列式等于kD。
8推论1 若行列式中某一行(列)的元素有公因数,则可将公因数提到行列式之外。
推论2 若行列式中某一行(列)的元素全为零,则行列式的值为0。
性质3 行列式的两行(列)互换,行列式的值改变符号。
以二阶为例设推论3 若行列式某两行(列),完全相同,则行列式的值为零。
证设中,第i行与第j行元素完全相同,则所以,D=0。
性质4 若行列式某两行(列)的对应元素成比例,则行列式的值为零。
9性质5 若行列式中某一行(列)元素可分解为两个元素的和,则行列式可分解为两个行列式的和,即只要看注意性质中是指某一行(列)而不是每一行。
可见性质6 把行列式的某一行(列)的每个元素都乘以加到另一行(列),所得的行列式的值不变。
证.1.3.2 行列式的计算10人们认识事物的基本方法是化未知为已知。
对行列式,先看何为已知,(1)二,三阶行列式的计算;(2)三角形行列式的计算。
因此,我们计算行列式的基本方法是利用行列式的性质把行列式化为三角形,或降阶。
例1 计算在行列式计算中如何造零是个重要技巧,主要是应用性质6。
例2 计算例3 计算11例4 计算例5 计算扩展12计算【答疑编号12010209】例6 计算【答疑编号12010301】方法1方法213扩展:计算【答疑编号12010302】例7 计算【答疑编号12010303】例8 计算【答疑编号12010304】14扩展:计算【答疑编号12010305】例9 计算n阶行列式【答疑编号12010306】解按第一列展开,得例10 范德蒙行列式……【答疑编号12010307】.【答疑编号12010308】例11 计算【答疑编号12010309】15例12 证明【答疑编号12010310】小结1.准确叙述行列式的性质;2.应用行列式的性质计算行列式的方法(1)低阶的数字行列式和简单的文字行列式;(2)各行元素之和为相同的值的情况(3)有一行(列)只有一个或两个非零元的情况作业 p22 习题1.3 1(1)(3),2,5,6(1)(3)(4)(5)(10)(11)(12)1.4 克拉默法则这一节将把二元一次方程组解的公式推广到n个未知数,n个方程的线性方程组。
为此先介绍下面的定理。
定理1.4.1 对于n阶行列式16证由定理1.2.1知,注意改变第二列的元素,并不改变第二列元素的代数余子式类似地,可证明该定理的剩余部分。
定理1.4.2 如果n个未知数,n个方程的线性方程组的系数行列式则方程组有惟一的解:其中证明从略例1.求解【答疑编号12010401】17把克拉默法则应用到下面的齐次方程组有定理1.4.3 如果n个未知数n个方程的齐次方程组的系数行列式D?0,则该方程组只有零解,没有非零解。
推论如果齐次方程组有非零解,则必有系数行列式D=0。
事实上,以后我们将证明对于由n个未知数n个方程的齐次方程组,系数行列式D=0,不仅是该齐次方程组有非零解的必要条件,也是充分条件,即若系数行列式D=0,则齐次方程组必有非零解。
例2 判断线性方程组是否只有零解【答疑编号12010402】18例3 当k为何值时,齐次方程组没有非零解,【答疑编号12010403】例4 问当取何值时,齐次方程组有非零解?【答疑编号12010404】191.定理1.4.1 对于,有2.n个未知数,n个方程的线性方程组的克拉默法则。
以及n个未知数, n个方程的齐次线性方程组有非零解的充分必要条件。
作业 p28 习题1.4 1(1)(2)(3)3第一章小结基本概念1.行列式中元素的余子式和代数余子式。
2.行列式的定义基本公式1.行列式按一行(一列)展开的定理;2.行列式的性质;3.行列式中任一行(列)与另一行(列)的代数余子式乘积的和=0;4.克拉默法则5.n个未知数,n个方程的齐次方程组有非零解的充分必要条件是它的系数行列式=0。
重点练习内容1.行列式中元素的余子式和代数余子式的计算;2.行列式的计算及重点例题(1)二、三阶行列式的计算;方法:利用行列式的性质降阶。
(2)各行元素之和为常数的情况(重点例题:1.3节中例5及其扩展);(3)特殊的高阶行列式。
第二部分矩阵20本章概述矩阵是线性代数的重要内容,也是研究线性方程组和其它各章的主要工具。
主要讨论矩阵的各种运算的概念和性质。
在自学考试中,所占比例是各章之最。
按考试大纲的规定,第二章占26分左右。
而由于第三,四,五,六各章的讨论中都必须以矩阵作为主要工具,故加上试题中必须应用矩阵运算解决的题目的比例就要占到50分以上了。
以改版后的三次考试为例,看下表按考试大纲所占分数 07.4 07.7 07.10直接考矩阵这一章的 26分左右 31分 34分 38分加上其它章中必须用矩阵运算的所占分数 51分 53分 67分由此矩阵这一章的重要性可见一般。
2.1 线性方程组和矩阵的定义2.1.1 线性方程组n元线性方程组的一般形式为特别若,称这样的方程组为齐次方程组。
称数表为该线性方程组的系数矩阵;称数表为该线性方程组的增广矩阵。
事实上,给定了线性方程组,就惟一地确定了它的增广矩阵;反过来,只要给定一个m×(n+1)阶矩阵,就能惟一地确定一个以它为增广矩阵的n个未知数,m个方程的线性方程组。
例1 写出下面线性方程组的系数矩阵和增广矩阵【答疑编号12020101】21例2 写出以下面矩阵为增广矩阵的线性方程组【答疑编号12020102】2.1.2 矩阵的概念一、矩阵的定义定义2.1.1 我们称由mn个数排成的m行n列的数表为m×n阶矩阵,也可记为为矩阵A第i行,第j列的元素。
注意:矩阵和行列式的区别。
二、几类特殊的矩阵221.所有元素都为零的矩阵称为零矩阵,记为O。
例如都是零矩阵。
2.若A的行数m=1,则称为行矩阵,也称为n维行向量。
若A的列数n=1,则称为列矩阵,也称为m维列向量。
3.若矩阵A的行数=列数=n,则称矩阵A为n阶方阵,或简称A为n阶阵。
如n个未知数,n个方程的线性方程组的系数矩阵。
4.称n阶方阵为n阶对角阵。
特别若上述对角阵中,,称矩阵为数量矩阵,如果其中λ=1,上述数量阵为,称为n阶单位阵。
5.上(下)三角阵称形如的矩阵为上(下)三角矩阵。
2.2 矩阵的运算这节介绍(1)矩阵运算的定义,特别要注意,矩阵运算有意义的充分必要条件;(2)矩阵运算的性质,要注意矩阵运算与数的运算性质的异同,重点是矩阵运算性质与数的运算性质的差别。
2.2.1 矩阵的相等23为建立矩阵运算的概念,先说明什么叫两个矩阵相等。
定义2.2.1如果矩阵A,,的阶数相同,即行数、列数都相同,则称矩阵,与B 同型;若A与B同型,且对应元素都相等,则称矩阵A与B相等,记为A=B。
请注意区别两个矩阵相等和两个行列式相等例如虽然行列式有但矩阵;;。
2.2.2 矩阵的加减法定义2.2.2 设A与B都是m×n阶矩阵(即A与B同型),,则矩阵A与B可以相加(相减),其和(差)定义为m×n阶矩阵例1设求A+B、A-B。
【答疑编号12020103】例2则A与B不能相加(减),或说A?B无意义。
加法运算的性质设A,B,C都是m×n阶矩阵,O是m×n阶零矩阵,则1.交换律 A+B=B+A。
2.结合律 (A+B)+C=A+(B+C)。
3.负矩阵对于任意的m×n阶矩阵24定义,显然A+(-A)=O;A-B=A+(-B)。
2.2.3 数乘运算定义2.2.3 数λ与矩阵A的乘积记作λA或Aλ,定义为例3 设,求3A。
【答疑编号12020104】解例4 设,求3A-2B。
【答疑编号12020105】25例5 已知,求2A-3B。
【答疑编号12020106】数乘运算满足:1.1?A=A2.设k,l是数,A是矩阵,则k(lA)=(kl)A3.分配律 k(A+B)=Ka+kB;(k+l)A=kA+la例6 已知,且A+2X=B,求X。
2.2.4 矩阵的乘法先介绍矩阵乘法的定义,后面再介绍为什么这样定义乘法。
一、定义定义2.2.4 设矩阵,(注意:A的列数=B的行数)。
定义A与B的乘积为一个m×n阶矩阵,其中(i=1,2,……m,j=1,2, …n)26可见,矩阵A,B可以相乘的充分必要条件是A的列数,B的行数,乘积矩阵C=AB的行数=A的行数;其列数=B的列数。
例如则A,B可以相乘,其乘积其中例7设矩阵【答疑编号12020201】27问BA有意义吗,无意义。