线性代数机考练习题说课讲解
线性代数第八章习题解说课讲解
线性代数第八章习题解线性代数第八章习题解习题八1. 验证1) 全体m n ⨯级的实矩阵的集合)(R M m n ⨯关于矩阵的加法和(实)数乘矩阵构成一线性空间.2) 给定实数轴上一闭区间[a ,b ](a <b ), 取C [a ,b ]为[a ,b ]上的全体连续函数的集合, 则C [a ,b ]关于函数的相加和实数乘函数松成一线性空间.证: 1) 任给三m n ⨯级矩阵)(,,R M C B A m n ⨯∈, 任给二实数R l k ∈,, 因有A +B =B +A ,(A +B )+C =A +(B +C )O +A =AA +(-A )=Ok (A +B )=kA +kB(k +l )A =kA +lA(kl )A =k (lA )1A =A因此, )(R M m n ⨯关于矩阵的加法和(实)数乘矩阵构成一线性空间.2) 任给三个在闭区间[a ,b ]上的连续函数],[)(),(),(b a C x h x g x f ∈, 任给二实数R l k ∈,, 并用O (x )在此闭区间上的函数值总取0值的函数, 即O (x )=0, a ≤x ≤b , f (x )的负函数则为-f (x )因有f (x )+g (x )=g (x )+f (x )[f (x )+g (x )]+h (x )=f (x )+[g (x )+h (x )]O (x )+f (x )=f (x )f (x )+[-f (x )]=O (x )k [f (x )+g (x )]=kf (x )+kg (x )(k +l )f (x )=kf (x )+lf (x )(kl )f (x )=k [lf (x )]1f (x )=f (x )因此, C [a ,b ]关于函数的相加和实数乘函数松成一线性空间.2. 取上一题中)(R M m n ⨯的n ×m 个元素E ij 为(i ,j )位元素为1, 其它全为零的矩阵, i =1,2,…,n ; j =1,2,…,m . 验证这n ×m 个元素为M n ×m (R )的一个基. 从而M n ×m (R )的维数为n ×m .证: 首先验证n ×m 个元素线性无关, 考察关于k ij , i =1,2,…,n ; j =1,2,…,m 的齐次方程O E km j n i ij ij =∑∑==11, 这n ×m 个相加的矩阵中的每一个k ij E ij 都是只有一个第i 行第j列的元素为k ij , 其余元素为0, 这样就有n m ij m j n i ij ij k E k⨯===∑∑}{11, 只有当k ij =0, i =1,2,…,n ; j =1,2,…,m 时才有{k ij }m ×n =O m ×n , 因此知这n ×m 个元素E ij 线性无关.此外, 任何)(}{R M a m n m n ij ⨯⨯∈, 都有∑∑==⨯=m j ni ij ij m n ij E a a 11}{从而这n ×m 个元素为M n ×m (R )的一个基. 从而M n ×m (R )的维数为n ×m .3. 判断下述变换中哪些是线性变换.1) 线性空间V 中, V ∈=ααξ,A 是一固定向量.2) 线性空间V 中, V ∈+=αξαξ,A 是一固定向量。
线性代数(含全部课后题详细答案)4-3PPT课件
目
CONTENCT
录
• 课程介绍与教学目标 • 向量空间与线性变换 • 行列式与矩阵运算 • 特征值与特征向量 • 课后习题详解 • 课程总结与拓展延伸
01
课程介绍与教学目标
线性代数课程简介
线性代数是数学的一个分支, 研究线性方程组、向量空间、 矩阵等概念和性质。
简要介绍数值计算中常用的迭代法、插值 法、逼近法等基本方法,培养学生运用计 算机解决实际问题的能力。
简要介绍数学建模的基本思想和方法,通 过实例展示数学建模在解决实际问题中的 应用和价值。
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05
课后习题详解
习题类型及解题思路
计算题
主要针对线性代数中的基本运算,如矩阵的加减、数乘和乘法等。解题思路通常是按照运算规则逐步进行,注意保持 矩阵的维度一致。
证明题
主要考察学生对线性代数基本定理和性质的理解和掌握。解题思路一般是从已知条件出发,结合相关定理和性质进行 推导,最终得出结论。
应用题
行列式性质
行列式具有线性性、交换性、倍加性 等基本性质,这些性质在行列式的计 算和证明中起到重要作用。
矩阵运算规则
矩阵加法
两个矩阵相加,要求它们具有相同的行数和列数, 对应元素相加。
矩阵数乘
一个数与矩阵相乘,将该数与矩阵中的每一个元素 相乘。
矩阵乘法
两个矩阵相乘,要求第一个矩阵的列数等于第二个 矩阵的行数,结果矩阵的行数等于第一个矩阵的行 数,列数等于第二个矩阵的列数。
将线性代数的知识应用于实际问题中,如求解线性方程组、矩阵的特征值和特征向量等。解题思路是首 先建立数学模型,将实际问题转化为线性代数问题,然后利用相关知识进行求解。
自考线性代数第三章精讲
a1 n a2n a in a mn
T m
T 2
T 1
T i T m
向量组 , , …, 称为矩阵A的行向量组.
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线性代数
第三章 向量空间
反之,由有限个向量所组成的向量组可以构 成一个矩阵.
m个n维列向量所组成的向量 组 1 , 2 , , m , 构成一个m n矩阵
b j k1 j 1 k2 j 2 kmj m
k1 j k2 j ( 1 , 2 ,, m ) , k mj
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线性代数
第三章 向量空间
从而
k11 k 21 ( b1 , b2 ,, bs ) ( 1 , 2 ,, m ) k m1
第三章 向量空间
第一节
n维向量
n维向量的概念 n维向量的表示方法 向量空间
小结、思考题
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线性代数
第三章 向量空间
一、 n 维向量的概念
定义1 n 个有次序的数 a1 , a2 , , an 所组成的数 组称为n维向量,这 n个数称为该向量的n个分量,
第i个数a i 称为第i个分量 .
即线性方程组 x1 1 x 2 2 x m m b 有解.
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第三章 向量空间
定理1 向量b能由向量组A线性表示的充分必要
条件是矩阵 A ( 1, 2, , m )的秩等于矩阵 B ( 1, 2, , m , b)的秩.
定义2 设有两个向量组
b11 b21 ( c1 , c 2 ,, c n ) ( 1 , 2 ,, s ) b s1
线性代数(同济大学第五版)行列式讲义、例题
第1页 第2页第一章 行列式行列式是研究线性方程组的一个有力工具,本章给出了行列式的定义、性质及其计算方法.§1 全排列及其逆序数一、排列及其逆序数定义对于n 个不同的元素,可以给它们规定一个次序,并称这规定的次序为标准次序.例如1,2,,n 这n 个自然数,一般规定由小到大的次序为标准次序.定义 1 由n 个自然数n ,,2,1 组成的一个有序数组n i i i ,,,21 ,称为一个n 元全排列,简称为排列.例如由1,2,3这三个数组成的123,132,213,231,312,321都是3元(全)排列.定义 2 在一个排列里,如果某一个较大的数码排在一个较小的数码前面,就说这两个数码构成一个逆序(反序),在一个排列里出现的逆序总数叫做这个排列的逆序数,用),,,(21n i i i τ表示排列n i i i ,,,21 的逆序数.根据定义2,可按如下方法计算排列的逆序数: 设在一个n 级排列12n i i i 中,比(1,2,,)t i t n =大的且排在t i 前面的数共有i t 个,则t i 的逆序的个数为i t ,而该排列中所有数的逆序的个数之和就是这个排列的逆序数.即12121().nn n i i i i i t t t t τ==+++=∑例1 计算排列45321的逆序数.解 因为4排在首位,故其逆序数为0;比5大且排在5前面的数有0个,故其逆序数为0; 比3大且排在3前面的数有2个,故其逆序数为2; 比2大且排在2前面的数有3个,故其逆序数为3; 比1大且排在1前面的数有4个,故其逆序数为4. 可见所求排列的逆序数为(45321)002349τ=++++=.定义 3 逆序数为偶数的排列叫做偶排列, 逆序数为奇数的排列叫做奇排列.),,,(21n i i i τ=2i 前面大于2i 的元素个数+3i 前面大于3i 的元素的个数++ n i 前面大于n i 的元素的个数,例如:3300)2341(=++=τ, 逆序数为3,)2341(τ为奇排列. 6321)4321(=++=τ, 逆序数为6,)4321(τ为偶排列.定义4 把一个排列中某两个数码i 和j 互换位置,而其余数码不动,就第3页 第4页得到一个新排列.对一个排列所施行的这样一个变换叫做一个对换.例如排列2341经过元素2,4对换变成排列4321,可记为43212341)4,2(−−→−定理1 对换改变排列的奇偶性. 证明 先证相邻对换设排列为m l b b ab a a 11对换a 与b .m l b b ba a a 11 当b a <时, 经对换后a 的逆序数增加1 ,b 的逆序数不变; 当b a >时, 经对换后a 的逆序数不变,b 的逆序数减少1. 因此对换相邻两个元素,排列改变奇偶性.再证非相邻对换,现设排列为 n m l c bc b ab a a 111现来对换a 与bn m l m n m l c c b abb a a c bc b ab a a 111111−−−−→−次相邻对换nm l m n m l c ac b bb a a c bc b abb a a 1111111−−−−→−+次相邻对换nm l m n m l c ac b bb a a c bc b ab a a 11112111−−−−−→−∴+次相邻对换因此对换两个元素,排列改变奇偶性.也就是说,只要经过一次对换,奇排列变成偶排列,而偶排列变成奇排列.推论 奇排列变成标准排列的对换次数为奇数,偶排列变成标准排列的对换次数为偶数.二、排列及其逆序数性质与定理性质1设n i i i 21和n j j j 21是n 个数码的任意两个排列,那么总可以通过一系列对换由n i i i 21得出n j j j 21.引理1 对换的可逆性——即对同一排列连续施行两次同一对换排列还原.所以任意n 元排列n i i i 21可经过一系列对换变为自然排列n 12.而自然排列n 12可经一系列对换变为任意一个n 元排列n j j j 21.事实上,由引理1可知:任意一个n 元排列n j j j 21可经一系列对换变为自然排列n 12,由引理1对换的可逆性,故自然排列可经(同样的)一系列对换变为任一排列.定理2 2≥n 时,n 个数码的排列中,奇排列与偶排列的个数相等,均为2!n 个. 证明:设n 个数的排列中,奇排列有p 个,偶排列有q 个,则!n q p =+,对p 个奇排列,施行同一对换,则由定理1得到p 个偶排列.(而且是p 个不同的偶排列)因为总共有q 个偶排列,所以q p ≤.同理 p q ≤.第5页 第6页所以 2!n q p ==.§2行列式的定义引言 三阶行列式的构成规律为:322113312312332211333231232221131211a a a a a a a a a a a a a a a a a a ++= 322311332112312213a a a a a a a a a ---其中:符号333231232221131211a a a a a a a a a 是由23个元素ij a 构成的三行、三列方表,横排叫行,纵排叫列;在上述形式下元素ij a 的第一个下标叫行下标,第二个下标叫列下标.从形式上看,三阶行列式是上述特定符号表示的一个数,这个数由一些项的和而得:1)项的构成:由取自不同的行又于不同的列上的元素的乘积; 2)项数:三阶行列式是3!=6项的代数和;3)项的符号:每项的一般形式可以写成321321j j j a a a 时,即行标为自然排列时,该项的符号为)(321)1(j j j τ-,即由列标排列321j j j 的奇偶性决定.一、n 阶行列式的定义 定义5 n 阶行列式定义为∑+-==nn nn n n j j j i i i j i j i j i i i i j j j nnn n nna a a a a a a a a a a a A212122112121)()(212222111211)1(ττ用符号nnn n nn a a a a a a a a a 212222111211表示由2n 个数ij a 所组成的n 阶行列式,简记为A 或D ,这是一个数,其中n i i i 21和n j j j 21都是n 级排列,∑表示对所有的n 级排列求和.由定义可以看出,n 阶行列式的值等于所有取自不同的行、不同的列上的n 个元素的乘积n n j i j i j i a a a 2211的代数和,共有!n 项,每一项前面的符号由排列n i i i 21和n j j j 21的逆序数)(21n i i i τ+)(21n j j j τ决定.第7页 第8页另外行列式的还可以定义为∑-==nn nj j j j j j nnn n nna a a a a a a a a a a a A 212121)(212222111211)1(τ或∑-==n i i i i i i nnn n nnn n a a a a a a a a a a a a A 21)(2122221112112121)1(τ以上两个定义式分别以行列的排列为标准序列,其每一项前面的符号有n j j j 21和n i i i 21的逆序数决定.例2 在四阶行列式中,21321443a a a a 应带什么符号?解 1)按行列式定义5计算,因为2132144314213243a a a a a a a a =,而4123的逆序数为 (4123)01113τ=+++=,所以21321443a a a a 的前面应带负号. 2)按行列式定义5计算,因为21321443a a a a行指标排列的逆序数为 (2314)00202τ=+++=,列指标排列的逆序数为 (1243)00011τ=+++=. 所以21321443a a a a 的前面应带负号.例3 计算行列式44322321121100000000a a a a a a .分析 按行列式定义,每一项都是取自不同行不同列的4个元素的乘积,共有!4项.但此行列式中有很多零元素,因此有的项为零,故只需找出不含零元素的项,不妨设各个字母表示的都是非零元素.于是在第一行中只有两个非零元素11a 和12a .当第一行取11a 时,第二行只能取23a (21a 与11a 同列,故不能取),第三行只能取32a ,第四行只能取44a ,即44322311a a a a 是其中的一项.另外,当第一行取12a 时,第二行可以取21a 和23a ,但当第二行取23a ,第三行只能取零元素,故第二行只可以取21a ,第三行取33a ,第四行取44a ,即另一非零项为44332112a a a a .解 44332112)2134(44322311)1324()1()1(a a a a a a a a D ττ-+-= 4433211244322311a a a a a a a a --=第9页 第10页例4 证明n 行列式(1)nn nnnnnnn n a a a a a a a a a a a a a a a 22112221121121222111000==,(2)11,212)1(1,121,21)1(n n n n n nn n n n n n na a a a a a a a a-----=证 (1) 记nnn n a a a a a a D21222111100=nnnna a a a a a D 0222112112=由于当i j >时,0=ij a ,故1D 中可能不为0的元素i ip a ,其下标应有i p i ≤,即,11≤p ,22≤p .,n p n ≤在所有排列n p p p 21中,能满足上述关系的排列只有一个自然排列n 12,所以1D 中可能不为0的项只有一项nn a a a 2211)1(τ-,此项的符号所以,1)1()1(0=-=-τnn a a a 22111D =.由于当i j <时,0=ij a ,故2D 中可能不为0的元素i ip a ,其下标应有i p i ≥,即,11≥p,22≥p .,n p n ≥在所有排列n p p p 21中,能满足上述关系的排列只有一个自然排列n 12,所以2D 中可能不为0的项只有一项nn a a a 2211)1(τ-,此项的符号所以,1)1()1(0=-=-τnn a a a 22112D = 得证.(2) 根据行列式定义11,211,121,21)1(n n n t nnn n n n n n a a a a a a a a a----=其中t 为排列21)1( -n n 的逆序数,故2)1(210-=++++=n n n t 证毕. 二、子式、余子式与代数余子式第11页 第12页(1)k 阶子式:设nij a D =,在D 中取定某k 行k 列,位于这些行列相交处的元素构成的k 阶行列式,叫做D 的一个k 阶子式.(2)余子式:设nija D =)1(>n ,将元素ij a 所在的行、所在的列的元素划掉后余下的1-n 阶子式,叫做元素ij a 的余子式,记为ij M .nnj n j n n n ni j i j i i i n i j i j i i i n j j n j j ij a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a M1,1,21,11,11,12,11,1,11,11,12,11,121,21,2222111,11,11211+-+++-+++-+-----+-+-= (3)代数余子式:设nija D =)1(>n ,元素ij a 的余子式ij M 附以符号ji +-)1(后,叫做元素ij a 的代数余子式,记为ij A .即ij A =ji +-)1(ij M .三、行列式展开式定理定理3 设nij a D =,则D 等于它的任意一行(列)的所有元素与各自对应的代数余子式的乘积的和.即⎩⎨⎧++++++=nj nj j j jj inin i i i i A a A a A a A a A a A a D 22112211 ),,2,1,(n j i =.例5 已知,3256411222245233355554321=A求(1)55545552515432A A A A A ++++,(2)333231A A A ++及3534A A +.解:由行列式的性质可知(1) 55545552515432A A A A A ++++=05432111222245233355554321=(2) 5A 31+5A 32+5A 33+3A 34+3A 35 =03256411222335553355554321=第13页 第14页2A 31+2A 32+A 33+A 34+A 35 =03256411222112223355554321=解出A 31+A 32+A 33=0,A 34+A 35 =0 .§3行列式的性质设行列式nnn n n n a a a a a a a a a D212222111211=nnn nn n Ta a a a a a a a a D 212221212111=行列式TD 叫做行列式D 的转置行列式. 性质1 行列式与它的转置行列式相等,即TD D =.证明 用数用归纳法证明,对于二阶行列式性质1显然成立,假设对于n-1阶行列式性质1成立,把n 阶行列式D按第一行展开,依据归纳法假设可得∑∑=+=+=-=-=nj T j T j j nj j j jD M a M a D 11111111)1()1(右端恰为T D 按第一列的展开式.性质2 互换行列式的两行(列),行列式变号.证:先证明邻行互换时行列式变号,设1D 是由n 阶行列式D 的第i 行与第1+i 行互换得到的行列式:行行1,1,,11,1,11,11+=++--i i a a a a a a D n i i ni i n i i把1D 按第1+i 行展开∑∑=+=++-=--=-=nj ij ij j nj ij ij ji D M a M a D 11111)1()1(设2D 是由n 阶行列式D 的第i 行与第j 行互换得到的行列式,不妨设j i <,于是2D 可看成D 的第i 行依次经过i j -个邻行互换后到第j 行位置,而原第j 行又依次经过1--i j 邻行互换后到第i 行位置,因此D D D i j i j -=-=--+-)1()(2)1(推论:如果行列式有两行(列)完全相同,那么此行列式为零.第15页 第16页性质3:行列式的某一行(列)中所有的元素都乘以同一数k ,等于用数k 乘此行列式.即111211112112121212.n n i i in i i in n n nnn n nna a a a a a ka ka ka k a a a a a a a a a = 第i 行(或列)乘以k ,记为k i ⨯γ(或i c k ⨯).推论:行列式中某一行(列)所有元素的公因子可以提到行列式符号的外面.性质4:行列式中如果有两行(列)元素成比例,则此行列式为零. 性质5:若行列式的某一行(列)的元素都是两数之和.nnn inin i i n a a a a a a a a D111111'+'+= 那么D 等于下列两个行列式之和nnn ini n nn n in i n a a a a a a a a a a a a D1111111111''+= 若n 阶行列式每个元素都表示成是两数之和,则它可分解成2n个行列式.如a xb y a b yx b yc zd w c d w z d w ++++=+++++a b ayx b xyc dc wz dz w=+++性质6 把行列式的某一行(列)各元素乘以同一数后加到另一行(列)对应元素上去,行列式的值不变,即j i ≠时nnn in i nnn n jn in j i n a a a a a a a a ka a ka a a a 11111111111=++性质7 行列式任一行(列)各元素与另一行(列)对应元素的代数余子式乘积之和等于零,即第17页 第18页)(02211j i A a A a A a jn in j i j i ≠=+++或)(02211j i A a A a A a nj ni j i j i ≠=+++§4行列式的计算在计算三阶以上的行列式时,一般要注意观察其结构特点,利用行列式的有关性质,结合使用定义法、数学归纳法、递推法、换元法、析因子法、加边法等方法简化计算.一、直接利用行列式定义的证明 例6 证明行列式000000000055544544353425242322211514131211==a a a a a a a a a a a a a a a a D 证 按行列式定义,每一项都是取自不同行不同列的5个元素的乘积,在第一列中只有两个非零元素11a 和21a ,当第一列取元素11a ,第二列只能取22a ,而第三列所能够取的元素只有零元素,故这一项为零.同理,当第一列取21a 时,这一项也为零.行列式其它项也都为零因子,所以.0=D注 (1) 用n 阶行列式的定义直接计算行列式是相当麻烦的,因此仅当一个行列式的每一行(列)上n 个元素中有少数元素不为零,才用定义计算.其关键是处理好每一项前的符号,求出逆序数.一般方法是按行序排好,计算列排列的逆序数.(2) 结论:在一个n 阶行列式中,等于零的元素如果比)(2n n -还多,那么这个n 阶行列式必为零.二、利用行列式的性质化成三角形行列式计算例7 计算n 阶行列式ab b b b abbb b a bb b b aD=.解 这个行列式的特点是每行(列)元素的和均相等,根据行列式的性质,从第2列开始到第n 列都加到第1列上得ab b b n a babbn a b b a b n a b b b b n a D)1()1()1()1(-+-+-+-+=第19页 第20页ab b b abb b a b b b b n a1111])1([-+=ba b a b b a b bbb n a ----+=0001])1([1)]()1([---+=n b a b n a注 行列式每行(列)元素的和相等时,可将行列式的各行(列)加至第一行(列),利用行列式性质提取公因子后化简计算.三、降阶法:利用行列式按行(列)展开定理,化成较低行列式的计算例8 计算n 阶行列式)1(10)2(00000220000111321--------=n n n n n D n.解 注意到第2,3n ,, 行的元素之和都是零,将第2,3n ,, 列都加到第1列上去,然后按第1列展开,得:)1(10)2(00000220000101322)1(--------+=n n n n n n n D n)1(10)2(0000033000022000012)1(--------+=n n n n n)!1()1(211+-=-n n 四、递推公式法:应用行列式的性质,把一个n 阶行列式表示为具有相同结构的较低阶行列式的线性关系式,再根据此关系式递推得n 阶行列式的值.第21页 第22页例9 计算n 阶行列式xyx y x ya a a a xa D n ---+= 0000000. 解: 将行列式按第n 列展开,可得yx xyx ya xD D nn n ----+=+-11)1(11--+=n n ay xD=++=+=∴-----12211)(n n n n n n ay ay xD x ay xD D22111----++++=n n n n ayx x ay ay D x )(221---++++=n n n n yx x y y a x注:此题可按第一行展开即得结果.例10 计算n 阶行列式312300000310023100023=n D .解: 将行列式按第1列展开,可得2123---=n n n D D D (1)设)(211----=-n n n n xD D y xD D …….……(2) 比较(1)式与(2)式系数得⎩⎨⎧==+23xy y x所以⎩⎨⎧==⎩⎨⎧==12212211y x y x 或. 分别代入(2)式得⎩⎨⎧=-==-=-=-==-=--------1)2()2(22)(2)(212211122211D D D D D D D D D D D D n n n n nn n n n n (3)其中7,321==D D消去(3)式中的1-n D 得:.121-=+n n D第23页 第24页注 (1) 若行列式的某一行(列)至多有两个非零元素一般按此行(列)展开计算.(2) 递推法是计算或证明高阶行列式的惯用方法,有时和数学归纳法结合使用.五、用数学归纳法进行计算或证明. 例11 用数学归纳法证明θθθθθθθsin )1sin(cos 211cos 200000cos 210001cos 210001cos 2+==n D n证明 当1=k 时,θθθθθθsin 2sin sin sin cos 2cos 21===D 等式成立. 假设1-≤n k 时,等式成立,则只需证明当n k =时,等式也成立. n D 按第一行展开有θθθθθθcos 211cos 200000cos 210001cos 210001cos 2cos 2=n Dθθθθcos 211cos 200000cos 210001cos 2000011)1(21+-+21cos 2---=n n D D θ.根据归纳假设得:θθθθθθθsin )1sin(sin ]1)2sin[(sin sin cos 2+=---=n n n D n . 例12 证明n 阶行列式)(1000001000100011βαβαβαβααββαβααββααββα≠--=+++++=++n n n D证明 当1=n 时,βαβαβαβα--=+=+=221D 结论成立.当2=n 时,第25页 第26页βαβααββαβααββα--=-+=++=3322)(1D 结论成立. 假设k n <时,等式成立,则只需证明当k n =时,把k D 按其第1行展开,有βααββαβααββααββα+++++=100000010001000k D110000010001000)(-++++++=k βααββαβααββααββαβα210000010001000-+++++=k βααββαβααββααββααβ21)(---+=k k D D αββαβαβααββαβαβα-----+=--11)(k k k kβαβα--=++11k k故对一切自然数n ,结论都成立.六、 利用已知行列式,进行计算,其中最重要的已知行列式是范德蒙行列式.例13计算n 阶行列式1111)()1()()1(1111n a a a n a a a n a a a D n n n n n n n ------=---+. 解:把D n+1的第n+1行换到第1行,第n 行换到第2行,…,同时将D n+1的第n+1列换到第1列,第n 列依次换到第2列,…,再有范德蒙行列式,得第27页 第28页nn nn a n a n a a n a n a D)1()(11111+--+--=+)(!2)!1(!11j i n n n i j -=-=∏+≤<≤ .七、加边升阶法,即不改变行列式的值的前提下适当增加一行一列或m 行m 列,以便容易求值.例14计算n 阶行列式1112212221212121+++=n n n nn n x x x x x x x x x x x x x x x D.解 1010101221222121212121+++=n n n n nnn x x x x x x x x x x x x x x x x x x D从第二行开始依次减去第一行的),,2,1(n i x i =倍,得10001000112121 nn x x x x x x ---=上式从第二列开始依次乘),,2,1(n i x i =倍加到第1列上的,得1010000112112n nj jx x x x ∑=+=上式∑=+=n j j x 121 例15计算n 阶行列式nn n n n n n n D n n n n n n n n -------------=----2313131311244444463333332222222 . 解: 对原行列式加边,增加第1行全为1,第一列除11a 外全为0,构造新的行列式为:第29页 第30页nn n n n n D n n n n n n -------=---211106333302222201111将第1行乘以i 加到第),,3,2(n i i =行,第i 行提取因数),,3,2(n i i =,得:nn n n D n n n n n n 2121211333122211111!------=将第n 列逐列移到第2列,第1-n 逐列移到第3列,等等,即得范德蒙德行列式,故∏=---=nk n n k D 12)2)(1()!()1(.例16 计算n 阶行列式).0(,212121≠+++=x a x a a a a x a a a a x D nnn解:nn nn a x a a a a x a a a a x a a a D +++=212121210001 xx x a a a i i n100100111n ,2,3,121---+=行行减第第 xx x a a a xa i xi n nj j100000011n ,2,3,11211-++=∑=列上加到第列乘以第 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∑=n j jn x a x 11. 八、析因子法,若行列式D 中一些元素是x (或某个参变量)的多项式常用析因子法.第31页 第32页例17 计算行列式 229132513232213211x x D --=解 D 可以看作关于x 的多项式)(x f .观察D 的一次因式, 当1±=x 时,08132513232113211)1(==±f当2±=x 时,05132513232213211)2(=-=±f可见)(x f 有因子:2,2,1,1+-+-x x x x另外,从行列式定义可知,D 中含有x 的最高次数为4. 故)2)(2)(1)(1(+-+-=x x x x C D 令0=x ,直接计算得,12-=D 于是3-=C故)2)(2)(1)(1(3+-+--=x x x x D .例18 计算行列式 11111321321121121221nn n n a a a a x a a a a x a a a a x a a a a x D---=解 观察行列式的特点,当x 取n a a a ,,,21 时,行列式都有两行相同,且此时的行列式值为零.故可将行列式看作关于x 的多项式,且此多项式有因子n a x a x a x ---,,,21 .故可设)())((21n a x a x a x C D ---=D 中最高项为n x ,系数为1.故1=C即行列式为)())((21n a x a x a x D ---= .以上方法,前三种方法是最基本的,需要指出的是:行列式的计算方法往往不是唯一的,有时需要多种方法交叉使用.由于行列式的计算方法很多,但具体到一个题目用什么方法去解往往不是一件容易决定的事情,必须首先观察行列式的具体特征,根据行列式的具体特征选择方法.第33页 第34页§5 克莱姆(Cramer )法则本节作为行列式的应用,完满地解决了含n 个未知量n 个方程的线性方程组,在其系数行列式不为零时,其解的存在性、个数及求解(公式)问题;理论完整且重要,定理的证明可按消元法的思想运用行列式的依行依列展开公式为之.设给定一个含n 个未知量n 个方程的线性方程组:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+++=+++nn nn n n n n n n b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a 22112222212********* (1) 其系数构成的行列式nnn n in i i n a a a a a a a a a D212111211=叫做方程组(1)的(系数)行列式.克莱姆(Cramer 法则)对线性方程组(1),当它的(系数)行列式0≠D 时有且仅有一个解:DD x D Dx D D x n n ===,,,2211 .其中j D 是把D 的第j 列的元素换以方程组的常数项n b b b ,,21 而得到的n 阶行列式.推论 含有n 个未知数n 个方程的齐次线性方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+++=+++000221122221211212111n nn n n nn n n x a x a x a x a x a x a x a x a x a (2) 当它的(系数)行列式0≠D 时仅有零解. 例19求一个一元二次多项式f (x ),使满足,0)1(=f ,3)2(=f .28)3(=-f解:设所求多项式为c bx ax x f ++=2)(, 由条件,0)1(=f ,3)2(=f .28)3(=-f可知⎪⎩⎪⎨⎧=+-=++=++28393240c b a c b a c b a,401328123110,201391241111-=-=-=-=D A 20283932411,60128913410132-=-===D D由克莱姆法则,得,1,3-,2===c b a 知13-2)(2+=x x x f .。
线性代数(同济大学第五版)向量讲义、例题
第三章 向量§1 向量的概念及运算一、n 维向量的概念定义1:n 个数n a a a ,,,21 组成的有序数组称为n 维向量,其中),2,1(n i a i =称为n 维向量的第i 个分量。
分量是实数的向量称为n 维实向量,分量是复数的向量称为n 维复向量。
n 维向量可写成一行,称为行向量;即),,,(21n T a a a =α.也可写成一列,称为列向量,即⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n a a a 21α.用小写的黑体希腊字母 ,,,γβα来代表向量。
每一个分量都是0的向量称为n 维零向量。
记为O ,即)0,,0,0( =O向量),,,(21n a a a --- 称为向量),,,(21n a a a ---= α的负向量,记为-α。
在n 维向量中,两个向量),,,(21n a a a =α,),,,(21n b b b =β相等,是指它们的各个分量对应相等,即),2,1(n i b a i i ==这时,记为βα=.如干个同维数的列向量(或同维数的行向量)所组成的集合叫做向量组.二、n 维向量的线性运算定义2:设向量组),,,(21n a a a =α,),,,(21n b b b =β,则βα+=),,,(2211n n b a b a b a +++ 称为向量βα,的和,记为βαγ+=.加法满足下列运算规律: 1)交换律:αββα+=+2)结合律:γβαγβα++=++)()(3)存在零向量O ,对一切向量α,使ααα=+=+O O 4)对第一向量α,存在-α,使O =-+)(αα 向量减法:)(βαβα-+=- 定义3:向量),,,(21n a a a =α与数k 的数量乘积为向量),,,(21n k k k ααα ,记为αk .数量乘法满足的运算规律。
1)结合律:αα)()(kl l k = 2)分配律:βαβαk k k +=+)( 3)分配律:αααl k l k +=+)( 4)对任何向量α,恒有αα=⋅1§2向量组的线性关系一、线性表示出定义1:若m ααα ,,21是m 个n 维向量,m k k k ,,,21 是一组数,则向量αααm k k k +++ 2211称为这m 个向量的线性组合.对于n 维向量m ααα ,,21及β,若存在一组数m k k k ,,,21 使得m m k k k αααβ+++= 2211那么β称为m ααα ,,21的线性组合,或称β可由m ααα ,,21线性表示.定理1:如果有两个向量组Ⅰ: m ααα ,,21、Ⅱ: n βββ ,,21,向量组Ⅰ中的每个向量均可由向量组Ⅱ线性表示,向量组Ⅱ中的每个向量也均可由向量组Ⅰ线性表示,则称两个向量组等价. 二、线性相关与线性无关定义2:设m ααα ,,21是m 个n 维向量,如果存在不全为零的数m k k k ,,,21 使得O k k k m m =+++ααα 2211那么m ααα ,,21称为线性相关,否则称为线性无关.所谓线性无关,即只有021====m k k k 时,才有O k k k m m =+++ααα 2211.三、向量组线性关系的判定1).仅含一个零向量的向量总是线性相关的,与此相反,任意一个非零向量总是线性无关的.任何含有零向量的向量组线性相关.2).向量组m ααα ,,21线性相关的充分必要条件是它构成的矩阵),,(21m A ααα =的秩小于向量个数m ;向量组线性无关的充分必要条件是m A R =)((n 个n 维向量线性无关的充分必要条件是以n 个向量作为行的n 阶行列式0||≠A ).例 研究下列向量组是线性相关还是线性无关(1) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3211α,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=5202α,⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2013α(2) (),1,1,1,21T--=β(),0,2,3,02T -=β()T 1,3,4,23--=β分析 给出一个n 维向量组m ααα ,,21,就有一个相应的矩阵),,(21m A ααα =,首先求出)(A R ,若m A R =)(,则m ααα ,,21线性无关,若m A R <)(,则m ααα ,,21线性相关.解(1) 因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=3211α,⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=5202α,⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2013α得到矩阵 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---==253022101),,(321αααA 因为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=000220101~253022101A 所以32)(<=A R故向量组321,,ααα线性相关. (2) 因为(),1,1,1,21T--=β(),0,2,3,02T -=β()T 1,3,4,23--=β得到矩阵⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----==101321431202),,(321βββB 因为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=000000110202~101321431202B 所以32)(<=B R故向量组321,,βββ线性相关. 推论1:n 个n 维向量),,,(112111n a a a =α;),,,(222212n a a a =α;……),,,(21nn n n n a a a =α线性相关⇔行列式n m ij a A ⨯=)det(||=0.证:必要性:设m ααα ,,21线性相关,当n=1时,结论显然成立。
《线性代数》部分讲义(Word版)
《线性代数》部分讲义(Word版)GCT 线性代数辅导第一讲行列式一. 行列式的定义● 一阶行列式定义为1111a a =● 二阶行列式定义为2112221122211211a a a a a a a a -=● 在n 阶行列式中,划去元素ij a 所在的第i 行第j 列,剩余元素构成1-n 阶行列式,称为元素ij a 的余子式,记作ij M .● 令ij j i ij M A +-=)1(,称ij A 为ij a 的代数余子式.●n 阶行列式定义为n n nnn n nn A a A a A a a a a a a a a a a 1112121111212222111211+++=.二. 行列式的性质1.行列式中行列互换,其值不变.=333231232221131211a a a a a a a a a 332313322212312111a a a a a a a a a 2.行列式中两行对换,其值变号.=333231232221131211a a a a a a a a a –333231131211232221a a a a a a a a a 3.行列式中如果某行元素有公因子,可以将公因子提到行列式外.=333231232221131211a a a ka ka ka a a a 333231232221131211a a a a a a a a a k4.行列式中如果有一行每个元素都由两个数之和组成,行列式可以拆成两个行列式的和.=+++333231232322222121131211a a a b a b a b a a a a +333231232221131211a a a a a a a a a 333231232221131211a a a b b b a a a 由以上四条性质,还能推出下面几条性质5.行列式中如果有两行元素对应相等,则行列式的值为0.6.行列式中如果有两行元素对应成比例,则行列式的值为0.7.行列式中如果有一行元素全为0,则行列式的值为0.8.行列式中某行元素的k 倍加到另一行,其值不变.=333231232221131211a a a a a a a a a 133312321131232221131211ka a ka a ka a a a a a a a +++三.n 阶行列式展开性质nnn n nn a a a a a a a a a D212222111211= 等于它的任意一行的各元素与其对应代数余子式的乘积的和,即in in i i i i A a A a A a D +++= 2211 n i ,,2,1 = ● 按列展开定理nj nj j j j j A a A a A a D +++= 2211 n j ,,2,1 =●n 阶行列式D 的某一行的各元素与另一行对应元素的代数余子式的乘积的和等于零.即02211=+++jn in j i j i A a A a A a j i ≠ ● 按列展开的性质02211=+++nj ni j i j i A a A a A a j i ≠四.特殊行列式●nn nna a a a a a22112211=;()11212)1(11211n n n n n n n na a a a a a ----=● 上(下)三角行列式和上面的对角行列式的结果相同.五.计算行列式● 消零降阶法.● 消为特殊行列式(上(下)三角行列式或和对角行列式)..典型习题1. =3D xx x 121332=()。
线性代数教案及讲稿
XXXX学院教案第一章 行列式§1.1 2阶行列式和3阶行列式1. 1)引入(解线性方程组)在中学课本中我们学习了解二元一次线性方程组,例如解线性方程组:⎩⎨⎧=+=+2731522121x x x x (1) 我们利用消元法可以求得方程组的解为:1,321==x x那么接下来我们将采用另外一种方法来求方程组(1)的解,首先我们记:0135727352≠-=⨯-⨯==D (系数行列式)3257172511-=⨯-⨯==D1312223122=⨯-⨯==D其中 31311=--==D D x 11122-=-==D D x 再例如解线性方程组:⎩⎨⎧=+=+5728432121x x x x 解:利用消元法可解得:131,133621==x x 那么我们同样才用另外一种方法:记:01324737243≠=⨯-⨯==D36547875481=⨯-⨯==D1825352832-=⨯-⨯==D2 ) 提出问题:(1)为什么解决二元一次方程能用这样的方法来解决? (2)如果是n 元一次方程能否用类似的方法来解决呢?那么为了回答上面的两个问题我们必须学习行列式的概念和性质。
2. 行列式的相关概念:同样,设有含两个未知数21,x x 的二元一次线性方程组:⎩⎨⎧=+=+22221211212111b x a x a b x a x a 其中)2,1,2,1(==j i a ij 是未知数)2,1(=j x j 的系数,)2,1(=i b i 是常数项。
由四个数排成二行二列(横排称行、竖排称列)的数表当 时,求得方程组的解为现在我们把方程组得系数提取出来,且保持原来的相对位置不变,排成2行2列的2阶行列式:2112221122211211a a a a a a a a -=对角线法则:我们已经知道了2阶行列式的计算:2112221122211211a a a a a a a a -=注:(主对角线上的两个数的乘积-副对角线上的两个数的乘积) 其中数)2,1,2,1(==j i a ij 称为这个行列式的元素简称“元”; 第一个下标i 称为行标,表示该元位于行列式的第i 行。
《线性代数》说课ppt课件
1.教学内容 2.教学重、难 点 3.教学设计 4.学法设计
22
说课结束,欢迎大家批评指正,谢谢!
2011年5月
23
6
1.3课程目标
本着“基础理论以应用为目的,以必需够用
为度”的指导思想,一方面通过线性代数的教学,不
仅使学生掌握线性代数的相关的基础知识、基本理
课 论,有较熟练的运算技能一方面使学生获得该课程的
程
基本概念、基本理论和基本运算技能,为学习有关 专业课程和扩大数学知识面提供必要的数学基础,
目 另一方面通过各个教学环节,逐步培养学生的抽象
段学习成绩差,学习态度学不端法
正,有的甚至自暴自弃。
学习态度不端正 水平参差不齐
符合学生实际情况
教学方法
16
3.2制订大纲
学情分析
学法
必须
够用
实用
教学大纲
17
3.3教学手段
目前来说,线性代 数的教学方式还是以黑 板加粉笔为主,在今后 的教学中要逐步加入多 媒体教学、网上共享教 学资源或线上教学,这 是教学发展的一个趋势, 但是也要注意网络化教 学手段与传统教学的衔 接过度,以达到最佳教 学效果为依据进行改革 创新。
线上教学
教学资源上网
多媒体教学 黑板加粉笔
18
3.4教学过程实施
12
3
4
5
6
问
历
概例
课
归
布
题
史
念题
堂
纳
置
提
介
介讲
练
总
作
出
绍
绍解
习
结
业
19
3.4.6布置作业
作业是课堂教学中不可缺少的环节
线性代数典型习题讲解
1 2 0 5
解1 首先寻找含零个数最多的行或列。本题第3列含两个零,于是
从第三列着手,再变出一个零元素。
12 0 4
1 0 r3r2 1 2 D 3 1 1 0
(按第3列展开得)
1 2 0 5
12 4
12 4
D 1 (1)23 4 1
2
r3 r1
4 1
2 (再按第3列展开得)
1 2 5
0
0
1
2 1
1 0
11 11
【例】
利用逆矩阵求下列方程组的解
x2 2x3 1 x1 x2 4x3 0
2x1 x2
2
解 设所给方程组的系数矩阵为 A ,未知量矩阵为 X ,常数项矩阵
为 B ,即
0 1 2
x1
1
A
1
2
1 1
4
0
X
x2
x3
B
0
2
于是,线性方程组可以写成矩阵方程:AX B
012
因为 A 1 1 4 2 0
2 1 0
所以 A1存在,在上式 AX
B
两边同乘A1 ,得:X
A1B
12 12
下页继续……
又因为 所以
4 2 2
A
8
4
2
3 2 1
2 1 1
A1
1 A
A
4
3
2 1
1
1
2
2
2 1 1 1 0
则
X
A1B
4
2
1
0
2
3
1
1
2
1
2
2
2
即原方程组的解为:
(完整版)第四章线性代数自考精讲
a21 x1
a22 x2 a2n xn 0
am1 x1 am2 x2 amn xn 0
若记
(1)
2020/6/16 线性代数 Hainan University
第四章 线性方程组
a11 a12
A
a21
a22
Hale Waihona Puke am1 am2 a1n
a2n
,
amn
x1
说明 1.解空间的基不是唯一的. 2.解空间的基又称为方程组的基础解系.
x k11 k22 knrnr .
其中k1 , k2 , , knr是任意常数.
2020/6/16 线性代数 Hainan University
第四章 线性方程组
定理1 n元齐次线性方程组Amn x 0的全体解所 构成的集合S是一个向量空间,当系数矩阵的秩 R( Amn) r时, 解空间S的维数为n r.
第四章 线性方程组
第四章 线性方程组的解的结构
一.齐次线性方程组解的性质 二.基础解系及其求法 三.非齐次线性方程组解的性质 四.小结
2020/6/16 线性代数 Hainan University
第四章 线性方程组
一、齐次线性方程组解的性质
1.解向量的概念
设有齐次线性方程组
a11x1 a12 x2 a1n xn 0
当R( A) n时,方程组只有零解,故没有基础解 系(此时解空间只含一个零向量,为0维向量空间);
当R( A) r n时,方程组必有含n r个向量的
基础解系 1, 2 , , nr ,此时,方程组的解可表示为 x k1 1 k2 2 knr nr ,
其中k1, , knr 为任意实数,解空间可表示为
大学线性代数试题讲解教案
课程名称:线性代数授课对象:大学本科生授课时间:2课时教学目标:1. 通过讲解线性代数试题,帮助学生巩固和加深对线性代数基本概念、性质和方法的掌握。
2. 提高学生解决实际问题的能力,培养逻辑思维和创新能力。
3. 激发学生学习线性代数的兴趣,提高学习积极性。
教学重点:1. 行列式的基本性质和计算方法。
2. 矩阵的运算、秩和可逆性。
3. 特征值与特征向量的概念、性质及求解方法。
教学难点:1. 线性方程组的求解方法。
2. 特征值与特征向量的求解。
3. 矩阵对角化的条件和方法。
教学过程:第一课时一、导入1. 复习上节课内容,强调重点和难点。
2. 提出本节课要讲解的线性代数试题。
二、讲解试题1. 第一题:行列式的基本性质和计算方法。
- 分析题目,找出解题思路。
- 讲解如何利用行列式的性质进行计算。
- 引导学生掌握行列式计算技巧。
2. 第二题:矩阵的运算、秩和可逆性。
- 分析题目,找出解题思路。
- 讲解矩阵的运算、秩和可逆性的概念。
- 引导学生掌握相关性质和计算方法。
三、课堂练习1. 学生根据讲解内容,独立完成课堂练习题。
2. 教师巡视指导,解答学生疑问。
四、总结1. 对本节课讲解的试题进行总结,强调重点和难点。
2. 布置课后作业,巩固所学知识。
第二课时一、复习上节课内容1. 回顾上节课讲解的试题,巩固所学知识。
2. 针对学生的疑问,进行解答。
二、讲解试题1. 第三题:线性方程组的求解方法。
- 分析题目,找出解题思路。
- 讲解线性方程组的求解方法,如高斯消元法、克拉默法则等。
- 引导学生掌握求解线性方程组的技巧。
2. 第四题:特征值与特征向量的概念、性质及求解方法。
- 分析题目,找出解题思路。
- 讲解特征值与特征向量的概念、性质及求解方法。
- 引导学生掌握求解特征值与特征向量的技巧。
三、课堂练习1. 学生根据讲解内容,独立完成课堂练习题。
2. 教师巡视指导,解答学生疑问。
四、总结1. 对本节课讲解的试题进行总结,强调重点和难点。
线性代数课件及习题讲解
(3)
由方程组的四个系数及右端项确定,具有相同结构.
二阶行列式的定义
二阶行列式的定义
定义 由四个数排成二行二列(横排称行、竖排 称列)的数表
a11 a12 a21 a22
列标 行标
( 4)
表达式 a11a22 a12a21称为数表(4)所确定的二阶 行列式,并记作
即
a11 a12 a21 a22
类似地,消去 x1,得 (a11a22 a12a21)x2 a11b2 b1a21 ,
方程组或无解,或有无穷多解。 当 a11a22 a12a21 0 时, 当 a11a22 a12a21 0 时, 方程组有唯一解:
b1a22 a12b2 a11b2 b1a21 x1 , x2 . a11a22 a12a21 a11a22 a12a21
线性代数
Linear Algebra
本讲主要内容
线性代数简介(概念,应用背景,例子)
二阶行列式的引入
求解一般的二元线性方程组 (克拉默法则)
本课程相关事宜
课时:共计 24 讲,每讲 2 节课。 参考书:中、英文皆可。 参考视频:esp. MIT 公开课。
本课程相关事宜
习题: 注意:坚决杜绝抄袭作业!
九宫图
线性代数的应用举例I
三阶幻方问题:
x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 :
x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9
xi 1 , 2 , 9, x x , j i xi xi 1 xi 2 15 , xi xi 3 xi 6 15 , x1 x5 x9 15 , x3 x5 x7 15 .
线性代数说课(课堂PPT)
[U0,r]=rref(U)
计算结果为
U0=
r= 1 2 4 5 7
1010000
从最简行阶梯型U0中可以看
0120030
出,R(U)=5,向量组线性
0001010
相关,一个最大无关组为
0000110
u1,u2,u4,u5,u7,
0000001
u3=u1+2u2
四个零行
u6=3u2+u4+u5 故可以配制新药
33
LO五GO 教学程序设计
【项目】药方配制问题
问题:某中药厂用9种中草药(A-I),根据不同的比例配制成了7种特效药, 各用量成分见表1(单位:克)
(1)某医院要购买这7种特效药,但药厂的第3号药和第6号药已经卖完, 请问能否用其他特效药配制出这两种脱销的药品。 (2)现在该医院想用这7种草药配制三种新的特效药,表2给出了三种新的 特效药的成分,请问能否配制?如何配制?
教材缺点: 教材内与专业相结合的应用 实例较少。
12
LO三GO 课程与行业间的契合度
线性代数
行业用
专业课程
《线性代数》作为工程数学体系和经济数学体系中的重要组成部分,是理工科学生的 一门重要基础课,与机械、电气、计算机专业有着密切联系。例如,在机械工程的绘图 中,MATLAB能提供多个函数用于绘制图形,以向量或矩阵作为输入参数,来绘制图像。
• 对策:用学生感兴趣的实际项目激发其主动性,用教师启发引导和 组织学生讨论的教学方法,使学生带着真实的任务,由浅入深,层 层递进的完成课堂学习
21
LO五GO 教学程序设计
3、教学重难点的处理
教学重点
线性组合、线性相关性、极大无关组
处理办法:借助初等几何平面直角坐标系及二维向量,帮助构建相关概念的认知
线性代数试讲教案
线性代数试讲教案第一章:线性代数简介1.1 线性代数的定义与意义介绍线性代数的定义和基本概念解释线性代数在数学和实际应用中的重要性1.2 向量空间与线性映射介绍向量空间的概念和性质介绍线性映射的定义和性质1.3 矩阵与行列式介绍矩阵的定义和基本运算介绍行列式的定义和性质第二章:线性方程组2.1 线性方程组的定义介绍线性方程组的定义和基本概念解释线性方程组在实际应用中的重要性2.2 高斯消元法介绍高斯消元法的步骤和原理通过例子演示高斯消元法的应用2.3 矩阵的逆介绍矩阵的逆的定义和性质讲解如何通过矩阵的逆来解线性方程组第三章:线性变换3.1 线性变换的定义介绍线性变换的定义和基本概念解释线性变换在数学和实际应用中的重要性3.2 线性变换的矩阵表示介绍线性变换的矩阵表示方法解释如何通过矩阵来表示线性变换3.3 线性变换的性质介绍线性变换的性质和判定条件解释线性变换的奇偶性等概念第四章:特征值与特征向量4.1 特征值与特征向量的定义介绍特征值和特征向量的定义和基本概念解释特征值和特征向量在数学和实际应用中的重要性4.2 求解特征值和特征向量讲解如何求解矩阵的特征值和特征向量通过例子演示求解过程4.3 特征值和特征向量的应用介绍特征值和特征向量在解决问题中的应用解释特征值和特征向量在图像处理、物理等领域的作用第五章:二次型5.1 二次型的定义介绍二次型的定义和基本概念解释二次型在数学和实际应用中的重要性5.2 二次型的标准形介绍二次型的标准形的定义和性质讲解如何将一般二次型化为标准形5.3 二次型的判定定理介绍二次型的判定定理和性质解释二次型的正定性、负定性和不定性的概念第六章:线性空间与线性独立6.1 线性空间的定义与性质介绍线性空间的概念和基本性质解释线性空间在数学和实际应用中的重要性6.2 线性独立与基底介绍线性独立的概念和判定方法讲解如何找到线性空间的基底6.3 维度与秩介绍维度和秩的概念及其关系解释维度和秩在解决问题中的应用第七章:向量组的线性相关性7.1 向量组的线性相关性定义介绍向量组的线性相关性的概念和基本性质解释向量组的线性相关性在数学和实际应用中的重要性7.2 向量组的线性相关性的判定讲解如何判定向量组是否线性相关通过例子演示判定过程7.3 极大线性无关组与基底介绍极大线性无关组的概念和性质解释如何找到向量组的基底第八章:特征值与特征向量的应用8.1 特征值和特征向量的应用概述概述特征值和特征向量在数学和实际应用中的重要性解释特征值和特征向量在不同领域中的应用8.2 二次型与特征值讲解二次型与特征值的关系解释如何利用特征值和特征向量解决二次型问题8.3 线性变换与特征值介绍线性变换与特征值的关系解释如何利用特征值和特征向量研究线性变换第九章:二次型的几何意义9.1 二次型的几何意义概述概述二次型的几何意义及其在数学和实际应用中的重要性解释二次型与几何问题之间的关系9.2 二次型的标准形与几何形状讲解二次型的标准形与几何形状的关系解释如何通过标准形分析二次型的几何性质9.3 二次型的正定性及其应用介绍二次型的正定性的概念和性质解释二次型的正定性在几何中的应用第十章:线性代数在实际应用中的例子10.1 线性代数在工程中的应用介绍线性代数在工程领域中的应用例子解释线性代数在解决工程问题中的作用10.2 线性代数在计算机科学中的应用介绍线性代数在计算机科学领域中的应用例子解释线性代数在计算机图形学、机器学习等领域的应用10.3 线性代数在其他领域的应用介绍线性代数在其他领域中的应用例子解释线性代数在经济学、生物学等领域的应用第十一章:线性代数的进一步应用11.1 最小二乘法介绍最小二乘法的原理和应用解释如何利用线性代数中的矩阵和方程组解决最小二乘问题11.2 线性规划介绍线性规划的基本概念和解法解释如何将线性规划问题转化为线性代数问题求解11.3 控制理论介绍控制理论中的线性系统和状态空间表示解释线性代数在控制理论中的应用和意义第十二章:特征值和特征向量的进一步讨论12.1 特征值的扰动分析讲解特征值对参数变化的敏感性分析解释如何利用特征值分析线性系统的稳定性和动态行为12.2 特征向量的正交性介绍特征向量的正交性和施密特正交化方法解释特征向量正交性在几何和物理中的应用12.3 特征值和特征向量的谱理论介绍谱理论的基本概念和性质解释谱理论在数学物理中的重要性和应用第十三章:线性代数软件与应用13.1 MATLAB与线性代数介绍MATLAB软件在线性代数计算中的应用解释如何使用MATLAB进行矩阵运算和线性方程组求解13.2 Python与线性代数介绍Python语言在线性代数计算中的应用解释如何使用Python库(如NumPy)进行矩阵运算和线性代数问题求解13.3 线性代数在科学研究中的应用介绍线性代数在科学研究中的典型应用案例解释线性代数工具在数据分析、图像处理等领域的作用第十四章:线性代数的历史与发展14.1 线性代数的历史回顾回顾线性代数的发展历程和关键人物解释线性代数在数学发展中的地位和影响14.2 现代线性代数的研究方向介绍线性代数当前的研究热点和方向解释线性代数在现代数学和应用数学中的作用14.3 线性代数的未来展望探讨线性代数在未来可能的发展趋势解释线性代数在解决新兴问题和挑战中的潜力第十五章:综合练习与拓展阅读15.1 综合练习题提供一个线性代数综合练习题集解释如何通过练习题巩固线性代数知识和技能15.2 拓展阅读材料推荐线性代数相关的拓展阅读材料解释如何通过拓展阅读深入理解和研究线性代数15.3 线性代数的实际案例研究介绍线性代数在实际案例研究中的应用解释线性代数在解决复杂问题和创新发展中的作用重点和难点解析重点:1. 线性代数的基本概念和向量空间性质。
例题讲解课件
强调解题思路
强调解题思路的重要性,帮助学生理解题目所涉及的概念、原理和解
题方法,从而更好地掌握解题的技巧。
如何帮助学生更好地理解例题
互动式教学
采用互动式教学方式,鼓励学生提问、讨论和分享观点,增强 学生的参与感和理解力。
类比教学
采用类比教学方式,将复杂的问题与简单的问题进行类比,帮 助学生更好地理解问题。
假设检验步骤
包括提出原假设、选择合适的统计量、确定显著 性水平、计算p值、做出决策。
假设检验的局限性
依赖于样本数据的获取和假设的合理性,对假设 的依赖较强。
方差分析
方差分析原理
通过将数据分组并比较各组数据的均值差异,判断各组数据之间 是否存在显著性差异。
方差分析的步骤
包括提出原假设、计算F统计量、确定显著性水平、做出决策。
03
概率论例题讲解
条件概率
详细描述
通过实例说明条件概率与独立性 的关系
总结词:理解条件概率的概念及 其性质
解释条件概率的定义及计算公式
介绍条件概率与贝叶斯公式的联 系
随机变量及其分布
总结词:掌握随机变 量的分布函数及概率 密度函数的概念及性 质
详细描述
解释随机变量的概念 及分类
介绍离散型和连续型 随机变量的分布函数 及概率密度函数的表 示方法
图文并茂
采用图文并茂的方式,将文字与图表、图像相结合,增强学生 的视觉感知和理解能力。
THANKS
谢谢您的观看
定积分
总结词
定积分是微积分的又一重要内容,它描述了曲边梯形的 面积的计算方法。
详细描述
定积分是微积分中的重要内容之一,它描述了计算曲边 梯形的面积的方法。通过定积分,我们可以得到一个曲 边梯形的面积。在例题讲解中,我们将通过具体的例子 ,介绍定积分的计算方法和技巧,包括利用微积分基本 定理、换元法等。同时,我们还将讲解如何利用定积分 解决实际问题,如求曲线下面积、求速度等问题。
自考04184线性代数(经管类)讲义
自考高数线性代数课堂笔记第一章行列式线性代数学的核心内容是:研究线性方程组的解的存在条件、解的结构以及解的求法。
所用的基本工具是矩阵,而行列式是研究矩阵的很有效的工具之一。
行列式作为一种数学工具不但在本课程中极其重要,而且在其他数学学科、乃至在其他许多学科(例如计算机科学、经济学、管理学等)都是必不可少的。
1.1行列式的定义(一)一阶、二阶、三阶行列式的定义(1)定义:符号叫一阶行列式,它是一个数,其大小规定为:。
注意:在线性代数中,符号不是绝对值。
例如,且;(2)定义:符号叫二阶行列式,它也是一个数,其大小规定为:所以二阶行列式的值等于两个对角线上的数的积之差。
(主对角线减次对角线的乘积)例如(3)符号叫三阶行列式,它也是一个数,其大小规定为例如=0三阶行列式的计算比较复杂,为了帮助大家掌握三阶行列式的计算公式,我们可以采用下面的对角线法记忆方法是:在已给行列式右边添加已给行列式的第一列、第二列。
我们把行列式左上角到右下角的对角线叫主对角线,把右上角到左下角的对角线叫次对角线,这时,三阶行列式的值等于主对角线的三个数的积与和主对角线平行的线上的三个数的积之和减去次对角线三个数的积与次对角线的平行线上数的积之和。
例如:(1)=1×5×9+2×6×7+3×4×8-3×5×7-1×6×8-2×4×9=0(2)(3)(2)和(3)叫三角形行列式,其中(2)叫上三角形行列式,(3)叫下三角形行列式,由(2)(3)可见,在三阶行列式中,三角形行列式的值为主对角线的三个数之积,其余五项都是0,例如例1a为何值时,[答疑编号10010101:针对该题提问]解因为所以8-3a=0,时例2当x取何值时,[答疑编号10010102:针对该题提问]解:解得0<x<9所以当0<x<9时,所给行列式大于0。
线性代数试题讲课讲稿
线性代数试题、单项选择题(只有一个选项正确,共8道小题)1.设向量组a 1,a 2,a 3线性无关,则下列向量组中线性无关的是()a 2 , a 2 - a 3 , a 3 - a 1a 2 , a 3 + a 1 a 2 , 2 a 1 - 3 a 2(D)正确答案:B 解答参考:A 中的三个向量之和为零,显然 A 线性相关;B 中的向量组与a 1a 3等价,其秩为3, B 向量组线性无关;C D 中第三个向量为前两个向量的线性组合,是线性相关向量组2. ________________________________________________ 设濾诙矩阵,且』的行列式MI - 0「则砂 _________________________________(A) 必有一列元素全为0; (B)必有两列元素对应成比例;(C) 必有一列向量是其余列向量的线性组合;正确答案:C 解答参考:3.矩阵(0 1 1- 1 2 ,0 1 - 1 - 1 0 ,0 1 3 - 1 4 ,1 1 0 1 -1 )的秩为 ()。
(A) 1 (B)2(C) 3 正确答案:C 解答参考:4•若矩阵(1 a - 1 2, 1- 1 a 2 ,1 0 - 1 2 )的秩为2,则a 的值为(A) 0 (B)0 或-1(C) -1(A) a 1 (B) a 1 (C) a 1a 2,正确答案:B 解答参考:5.二次型-8 x 2 x 3 f( x 1 , x 2 , x 3 )=2 x 1 2 +5 x 2 2 +5 x 3 2 +4 x 1 x2 ,则f 的矩阵为(A)(B)(C)(D) (((( 0你选择的答案:未选择[错误]正确答案:解答参考:6.设A、B为n阶方阵,且A与B等价,| A |=0 ,则r(B)(A) 小于n(B) 等于n(C) 小于等于n(D) 大于等于n你选择的答案:未选择[错误]正确答案:A解答参考:7.若矩阵[1 2 2 - 3 ,1 - 1入-3 ,1 0 2 - 3 ]的秩为2,则入的取值为(A) 0(B) -1(C) 2(D) -3你选择的答案:未选择[错误]正确答案:C解答参考:8.设a 1 , a 2 , a 3是齐次方程组Ax=0的基础解系,则下列向量组中也可作为Ax=0的基础解系的是(A) 2(B) -2(C) 1(D) -1你选择的答案:未选择[错误]正确答案:B解答参考:二、判断题(判断正误,共6道小题)9. 设A?B是同阶方阵,则AB=BA 。
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1设A, B为n阶方阵,则AB A B .()参考答案:正确2、行列式如果互换任意两行,则行列式的值不变.()参考答案:错误3、行列式中如果有两列元素对应成比例,则此行列式等于零.()参考答案: 正确1234行列式1112223331 .()454参考答案: 错误3 20 2 24 nt7 2 85 A,B,则A 2B4 710 1 1 4 9 1参考答案: 正确6、若A, B,C为矩阵,则有A(B C)(B C)A参考答案:错误7、若A,B为n阶矩阵, 则有(A B)2A22AB B2参考答案:错误8、A为任一n阶方阵,且满足A 2A E0,则A 1A22E,参考答案:正确25462239、若X,则有X132108参考答案:错误10、对n维向量组1,L , m ,若有不全为零的常数k n L ,k m ,使得k1 1k m m 0,称向量组1丄7m线性相关()参考答案:正确11、向量组1,2丄,m, m 2线性相关的充要条件是该向量组中任一个向量都可以用其余m 1个向量线性表示()参考答案:错误12、向量组1, 2, 3线性无关,则向量组1 1 2,2 23,331也线性无关参考答案:正确113513、列向量10 , 21 ,31 , 43 贝U 4可由1,2,3线性表1111示参考答案:正确kx 1 x 2 X 3 014、齐次线性方程组x , kx> X3 0有非零解,则k0.()3为 x 2 X 3 0参考答案:错误15、如果两个矩阵等价, 那么它们的秩相等.()参考答案:正确16、 如果 AB C,则 r(C) r(A).()参考答案:正确17、 如果一个矩阵的秩是 r,那么所有r 阶子式都不为零.()参考答案:错误18、 设 是方阵A 的一个特征值,则1是A E 的一个特征值 参考答案:正确1 119、 设A 是3阶方阵,A 的特征值有3,则A 一定有特征值—3参考答案:正确参考答案:正确 选择题c 的值为().选项A) abed 选项B) ae bd 选项C) ad be 选项D) 0参考答案:D20、一个实二次型f 的矩阵A 的秩称为该二次型的秩0 a 1、三阶行列式b 00 d选项A) 2 选项B) 2 选项C) 0 选项D) 1 参考答案:A选项A) 0 选项B) 2 选项C) 2 选项D) 1 参考答案:B3 34 24、三阶行列式4 8 12 ()2 4 6选项A) 8 选项B) 8 选项C) 1 选项D) 0 参考答案:Dx 15、当x 取何值时,二阶行列式0 ().1 9x选项 A)X 23 选项 B)X23 选项 C) X 3选项 D)X1 1 -或X -3 3参考答案D6、已知三阶行列式 D选项A) 1 选项B) 1 选项C) 2X 2 X 3X 3 y 3 Z 32、若三阶行列式y 1y 2y 32,则三阶行列式 X 2 y 2 Z 2Z 2 Z 3X y 1().X X 2 X 32* 2x ? 3、若三阶行列式y 1y 2 y 3 1,则三阶行列式 y 1y 2Z 2 Z 3Z 1Z 22x 3 y 3 ().Z 31 2 33 1 2,则元素a 31 2 3 1 2的余子式M 31为().选项D) 2 参考答案:A3 1选项C )选项D )为 3,4, 5,则三阶行列式D 3 =(). 选项A) 7选项B) 8选项C) 9选项D)10参考答案 :C2 1 08、已知 A 2 3 0 ,则 A 1=()0 0 4310 选项A )122 041310 选项B )12 2 04131 0选项C )2 2 00 11 0 0选项D ) 丄2 2 0103 4 5参考答案 :A1 29、设A则 A =().3 41 2选项A )3 47、已知三阶行列式 D 3中第一行的元素自左向右依次为选项B )1,1,2,它们的代数余子式分别42参考答案:B10、设 代B 为n 阶矩阵,为数,下列错误的是().选项A ) A A 选项B )AB A B 选项 C ) BA A|B 选项D )AA参考答案:D11、设A 为任一 n 阶方阵,下列结论正确的是 ().选项A )A A T为反对称矩阵 选项B ) A A T 为对称矩阵选项C ) A 可以表示为对称矩阵与反对称矩阵的和参考答案 :C3 2 022 4T12、已知 A,B则(A 2B)(4 7 10 1 172 8选项A )4 9 13 4选项B )2 70 12选项C)2 14 174选项D)2 98 1参考答案:D1 31 2 313、设 A,B 3 1 ,则 AB().3 212 2选项D ) A A T 与A A T都同为对称矩阵).选项B )13 11 11 13 11 1313 11 选项A )15、下列各行向量组线性相关的是 ( ).选项 A )1(1,0,0), 2(0,1,0), 3(0,0,1) 选项 B )1 (1,2,3),2(4,5,6),3(2,1,0)选项 C )1(1,2,3),2(2, 4,5) ;选项 D )1(1,2,2),2(2,1, 2),3(2,2,1)参考答案:B16、下列各向量组中线性无关的是( ).选项 A )1, 2,0选项 B ) (1,2),(2,4)选项 C ) (0,1),(1,2),(2,3)选项 D ) (1,2), (1,3)参考答案: D13 1313 13选项 D )11 11参考答案:A1114、已知 A,则 A 1 ( )1 22 1选项 A )1 00 1选项 B )1 22 1选项 C )1 01 1选项 D )0 1参考答案 :A选项 C )11 1117、下列说法中错误的是().选项A)向量组线性相关,则向量组含有零向量选项B)向量组1, 2线性相关,则对应分量成比例选项C)向量组1, 2丄,n线性相关,则1, 2,L , n中至少有一个向量能表示为其余向量线性组合选项D)若向量组1, 2丄,n线性无关,则其部分向量组也线性无关参考答案:A18、向量组1 (k,-1,1)T, 2 (4,4, 4)T(其中T为转置符号)线性相关,则数k ().选项A)选项B)1 2选项C) 3选项D) 4参考答案:A19、向量组 1, 2 ,, n 线性无关的充要条件为().选项A)1, 2, ,n 均不为零选项B)1, 2, ,n中任两个向量的分量不成比例选项C)1, 2, ,n 中任一个向量不能由其余向量线性表示选项D)1, 2, ,n 中有一部分向量线性无关参考答案:C20、设n元齐次线性方程组Ax 0的系数矩阵A的秩为r,则Ax 0有非零解的充分必要条件是().选项A)r n 选项B)r n选项C)r n 选项D)r n选项 A) r n 时, Ax b 有唯一解 选项 B) m n 时, Ax b 有唯一解选项C ) r n 时,Ax b 有无穷多解 选项D) m n 时,Ax b 有解 参考答案: A1 1 224、设矩阵A 3 3 i ,则A 的秩是().选项 A) 1 选项 B) 2 选项 C) 3 选项 D) 4x 1 x 20 取何值时,方程组有非零解 ( 21、线性方程组 ,x 1x 2选项 A) 0选项B) 1选项 C) 2选项 D) 任意实数参考答案: B22、 已知 A 是 m n 矩阵, r(A)r ,下列结论正确的是 ().).2 1 11 0 23、矩阵 3 1 1 左乘初等矩阵0 0 2 7 8 0 11 相当于进行下列哪种初等变换 ( ) 0选项 A) 第一行与第二行互换 选项 B) 第二行与第三行互换 选项C) 第一列与第二列互换 选项 D)第二列与第三列互换 参考答案:D选项A) 2y12选项B) y12 2y2222选项C) 2y12 y22选项D) y12 y22 y32参考答案:Aa 0 026、矩阵0 a 0的特征值是( ).0 0 0 a选项A) a选项B) 0选项C) 1选项D) 1,2,L ,n 参考答案:A3127、矩阵的特征值2 对应的一个特征向量是13选项A) (1,2)选项B) (1,1)选项C) (1,3) 选项D) (1,4)参考答案:B28、3阶矩阵A的特征值为1,0, 1,矩阵B A22A选项A) 1,2,3选项B) 3,0,3选项C) 7,4,3( ).4E 的特征值为参考答案: C 29、已知向量 (0,1,0)T , (1,0,1)T 选项A)(1,1,1)T选项B)(1,1, 1)T选项C) (, )0选项D)2 (1,2,1)T参考答案: D30、矩阵 A 有n 个特征值分别为 2,3,4 选项A) 1选项B) 2选项C) n选项D) n!选项 D) 3,4,5 F 列计算不正确的是()参考答案:D n, n 1, A,B 相似,则 B E ()。