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2.4 逆变换与逆矩阵
几何变换方法
7.逆矩阵的求解
待定系数方法 公式法
行列式方法
d
b
8.矩阵ca
b
d
的逆矩阵为
.
ad
bc
c
ad
bc
a
ad bc ad bc
2.4 逆变换与逆矩阵
9.“先穿袜子后穿鞋”“先脱鞋子后脱袜子”解决了学生 可能 会出现的认知障碍.学生可以借助于此更好地理解公式 (AB)-1=B-1A-1. 10.新教材的螺旋上升体系随处可见,课本在本节中就通 过证明命题“已知A,B,C为二阶矩阵,且AB=AC,若矩 阵A存在逆矩阵,则B=C.”而既做到前后章节间的呼应, 又要求学生会用逆矩阵的知识解释二阶矩阵的乘法何时满 足消去率.
若AB AC,则不一定有B C
cos -sin n cosn -sinn
sin
cos
sinn
cosn
2.3 变换的复合与矩阵的乘法
6.有关转移矩阵.
假设某市的天气分为晴和阴两种状态,若今天晴,则明
天晴的概率为 3 ,阴的概率为 1 ,若今天阴则明天晴的
概率为 1 ,阴的4概率为 2 ,这些4概率可以通过观察某市
某公司负责从两个矿区向三个城市送煤: 从甲矿区向城市A,B,C送煤的量分别是200万吨、240
万吨、160万吨; 从乙矿区向城市A,B,C送煤的量分别是400万吨、360
万吨、820万吨。 城市A 城市B 城市C
甲矿区 200 240 160 乙矿区 400 360 820
2.1 二阶矩阵与平面向量
技术与内容的整合
(1)几何变换; (2)变换与矩阵的乘法;
(3)逆矩阵。 几何画板、Excel
具体内容解析
2.1 二阶矩阵与平面向量 2.2 几种常见的平面变换 2.3 变换的复合与矩阵的乘法 2.4 逆矩阵与逆变换 2.5 特征值与特征向量 2.6 矩阵的简单应用
2.1 二阶矩阵与平面向量
6.旋转变换矩阵是指将平面图形围绕原点逆时针旋转
θ的变换矩阵.其中θ称为旋转角,点O为旋转中心.
P(x, y)
r
r
P(x, y)
x r cos
y
r
sin
x r cos( ) r cos cos r sin sin x cos y sin
y
r
sin(
)
r
sin
cos
r cos
2.2 几种常见的平面变换
1.恒等变换矩阵(单位矩阵)为E:
1 0
0 1
2.恒等变换是指对平面上任何一点(向量)或图形施以
矩阵
1 0
0 1
对应的变换,都把自己变为自己.
1 0 x x
x x x
0
1
y
y
T
:
y
y
y
2.2 几种常见的平面变换
3.伸压变换矩阵是指将图形作沿x轴方向伸长或压缩, 或沿y轴方向伸长或压缩的变换矩阵.
具体内容解析
2.1 二阶矩阵与平面向量 2.2 几种常见的平面变换 2.3 变换的复合与矩阵的乘法 2.4 逆矩阵与逆变换 2.5 特征值与特征向量 2.6 矩阵的简单应用
2.4 逆变换与逆矩阵
建议课时:2课时
教育目标: 1.通过具体的图形变换,理解逆矩阵的意义并掌握二阶矩 阵存在逆矩阵的条件,通过具体的投影变换,说明它所对应 矩阵的逆矩阵不存在. 2.会证明逆矩阵的惟一性和(AB)-1=B-1A-1等简单性质. 3.会从几何变换的角度求出AB的逆矩阵. 4.会用逆矩阵的知识解释二阶矩阵的乘法何时满足消去 率. 5.了解二阶行列式的定义,会用二阶行列式求逆矩阵和解 方程组.
伸压变换不是简单地把平面上的点(向量) “向下” 压,而是向x轴或y轴方向压缩.
1 0
0 1 2
x
y
x y 2
T
:
x y
x y
x
y
2
1 0 2 0
0
2 , 0
1
2.2 几种常见的平面变换
4.反射变换矩阵是指将平面图形变为关于定直线或定 点对称的平面图形的变换矩阵.
晴 M=
阴
3
4
1
4
1
3
2
3
2.3 变换的复合与矩阵的乘法
清晨的天气预报今天阴的概率为 1,则今天晴的概率为 1,
2
2
1
于是今天的天气可用N
2
来刻画,因此明天的天气可用
1
2
3 1 1 13
4
3
2
24
来刻画,即明天晴的概率为
13
,阴的概
1 2 1 11
cx
dy f
系数矩阵
a
c
b
d
x
y
e
f
具体内容解析
2.1 二阶矩阵与平面向量 2.2 几种常见的平面变换 2.3 变换的复合与矩阵的乘法 2.4 逆矩阵与逆变换 2.5 特征值与特征向量 2.6 矩阵的简单应用
2.2 几种常见的平面变换
建议课时:6课时 教育目标: 1.理解可以用矩阵表示平面中常见的几何变换. 2.掌握恒等 伸压 反射 旋转 投影 切变变换的矩阵表 示及其几何意义. 3.从几何上理解二阶矩阵对应的几何变换是线性变换,并 证明二阶矩阵对应的变换往往将直线变成直线.
2.4 逆变换与逆矩阵
教育目标: 6.能用变换与映射的观点认识解线性方程组解的含义. 7.会用系数矩阵的逆矩阵求解方程组. 8.会通过具体的系数矩阵,从几何上说明线性方程组解的 存在性和惟一性.
2.4 逆变换与逆矩阵
1.对于二阶矩阵A,B,若有AB=BA=E,则称A是可逆的,B称为 A的逆矩阵.
2.2 几种常见的平面变换
7.投影变换矩阵是指映将射平,但面不图是形一投一影映到射某.条直线(或 某个点)上的矩阵,相应的变换为投影变换.
1 1
0
0
xy 11
x0 0x
,
1 0
00, 10T
:00xy
x
y
x
x
2.2 几种常见的平面变换
8.切变变换矩阵是指类似于对纸牌实施的变换矩阵.
2.1 二阶矩阵与平面向量
7.强化学生对二阶矩阵与平面列向量乘法的几何意义 理解.使他们认识并理解矩阵是向量集合到向量集合 的映射,为后面学习几种常见的几何变换打下基础.
2 0
0
1
x y
2x
y
T
:
x
y
x
Hale Waihona Puke y2xy表示的几何变换为:纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍.
8.二元一次方程组 ax by e 可以表示为
2.课文从“走过去”、“走回来”的生动形象的话语中 引入了逆矩阵和逆变换.这样安排让学生在轻松氛围中掌 握“找到回家的路”的本质是已知矩阵A,能否找到一个 矩阵B,使得连续进行的两次变换的结果与恒等变换的结 果相同.也便于学生更好的理解逆矩阵,从而为例1的顺 利解决打下基础.
3.例1的设计起着承上启下的作用,所举的几个例子也是 学生熟知的,学生可以从几何变换的角度借助直观找到答 案.所以,例1的目的在于帮助学生从几何的角度理解逆 矩阵的意义,并为后续学习积累丰富的感性认识.
难点
切变变换,逆变换(矩阵),特征值与特征向 量。
主要数学思想
(1)数学化思想; (2)数学建模; (3)数形结合的思想;(4)算法思想。
主线
本专题的教学思路
通过几何变换对几何图形的作用,直观认识矩
阵的意义和作用。
教学要点
从具体实例入手,突出矩阵的几何意义,遵循
从具体到一般,从直观到抽象的教学原则。
24
4 3 2 24
率为 11。 24
2.3 变换的复合与矩阵的乘法
3
后天的天气可用
4
1
4
1 13 161
3
24
288
来刻画,
2 11 127
3 24 288
即后天晴的概率为 161,阴的概率为127 。
288
288
7. 转移矩阵每列的元素的和应该为1,否则做乘法时, 容易出问题.
建议课时:2课时 教育目标: 1.了解矩阵产生背景,并会用矩阵形式表示一些实际问题. 2.了解矩阵的相关知识. 3.掌握二阶矩阵与平面列向量的乘法规则. 4.理解矩阵对应着向量集合到向量集合的映射.
2.1 二阶矩阵与平面向量
1.本专题研究的矩阵是二阶矩阵,对高阶矩阵只是要
求学生初步了解.二阶矩阵如:1 0 0 1 两行两列
3.矩阵乘法不满足交换率,这可能是学生第一次遇到乘 法不满足交换率的情况.此时,我们可以从几何变换角 度进一步明确乘法一般不满足交换率,在适当时候,有 些特殊几何变换(如两次连续旋转变换)满足交换率.
2.3 变换的复合与矩阵的乘法
4.要求学生从几何变换角度理解AB.
5.要求学生从几何变换角度理解矩阵乘法不满足销去 率.
2.4 逆变换与逆矩阵
4.既然有些矩阵存在逆矩阵,那么,什么样的矩阵存在 逆矩阵呢?课本从映射角度给出解释,让抽象的问题更 贴近学生实际.
5.矩阵ca
db的行列式为
a c
b d
ad
bc
,则如果
a c
b d
0
则矩阵 a b 存在逆矩阵.
c
d
几何解释
6.矩阵是否可逆的判断
代数解释
行列式 映射观点
2.在本章中点和向量不加区分.如:
x y
既可以表示点(x,
y),也可以表示以O(0,0)为起点, uuur
以P(x, y)为终点的向量OP。
2.1 二阶矩阵与平面向量