高等代数与解析几何第三章答案
高等代数(北大版第三版)习题答案I

高等代数(北大版第三版)习题答案I篇一:高等代数(北大版)第3章习题参考第三章线性方程组1.用消元法解以下线性方程组:?x1?x?1?1)?x1x1x13x25x34x413x22x32x42x2x3x4x54x2x3x4x52x2x3x4x5 x12x23x42x51x5??1?x1x23x3x43x523 2)2x?3x?4x?5x?2x?72345?139x9x6x16x2x252345?11x3?x7?0?3x1?4x2?5?x1?2x2?3x3?4x4?44x3?x2?0?x2?x3?x4??3?2x1?3x2?343)?4)?4x?11x?13x?16x?0x?3x??x?123424?1?17x?3x?x3?7x?2x?x?3x0234234??1?x1?2x2?3x3?x4?1?2x1?x2?x3?x4?1?3x1?2x2?x3?x4?13x1?2x2?2x3?3x4?25)? 6)?2x1?3x2?x3?x4?12x2x2xx15x1x2x32x4123412xxx3x4234?15x1?5x2?2x3?2解1)对方程组得增广矩阵作行初等变换,有111111000033?2?420000?1521112?3?20?1?4?2?11?1?1200101?1?11010001??110??30??3??01?011?200?0000030?5?7?10000?15?3?4?4?400?200423581200001?1?11010001?2?2? ?221?2?0? ?0?0由于rank(A)?rank(B)?4?5,因此方程组有无穷多解,其同解方程组为x1x412x1x52,?2x03x?x?0?24解得x1x2x3x4x51kk0k22k其中k为任意常数。
2)对方程组德增广矩阵作行初等变换,有112910 ??002?1?3?920?3463151632?3221??120?0725022?3?7?27120?346341110?2?5?2?1631?1 5161334512529?8?011??333033?2529??72?10??334?512529? 8001?1?3330000??01?由于rank(A)?4?rank(A)?3,因此原方程无解。
高等代数与解析几何1~4章习题答案(DOC)

高代与解几第二章自测题(一)——行列式一、 判断题1. 一个排列施行一次对换后,其逆序数改变1.( × )2. 一个排列施行一次对换后,其奇偶性改变.( √ )3. 2≥n 时,n 级的奇排列共2!n 个. ( √ ) 二、填空题1. 排列)15342( 的逆序数是 5 ,它是一个 奇 排列. 排列 2)22)(2)(12(13 --n n n 的逆序数是 n (n -1) .2. 设行列式ijn nD a ⨯=,则n n A a A a A a 1112121111...+++= D ,n n A a A a A a 5152125111...+++= 0 .3. 行列式D =x x x x x x 2213321232321--的展开式中4x 的系数是 -4 ,常数项是 -18 .4. 排列821j j j 的逆序数是9,则排列 178j j j 的逆序数是 19 .5. 设82718491423123267----=D ,则14131211M M M M -+-= 240 .二、证明题3. nn D n 20012000302202002210002----=(提示:逐行向下叠加得上三角形行列式)4. nD n 222232222222221=(提示:爪型行列式)高代与解几第二章自测题(二)——矩阵,线性方程组一、 判断题1. 如果矩阵A 有r 阶子式大于零,那么r A rank >)(.( ×)2. 如果矩阵A 没有非零子式,那么0)(=A rank .(√ )3. 如果矩阵A 的r 阶子式都等于零,那么r A rank <)(.( √)4. 初等变换不改变矩阵的秩.(√ )5. 若n 元线性方程组有2个解,则其增广矩阵的秩小于n .(√ ) 三、填空题1. 54⨯矩阵A 的秩为2, 则A 的标准形为___⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛00000000000001000001____________. 2 若n 元线性齐次方程组仅有零解,则其系数矩阵的秩为 n .三、计算与证明题1. 求齐次线性方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=++++=-++=++++04523,05734,03,02543254321543154321x x x x x x x x x x x x x x x x x x 的一般解. 解:对这个齐次线性方程组的系数矩阵施行行初等变换,得A =⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-45230573411110312111→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----45230452304523012111→⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛00000000343532103131310100000000004523012111 取543,,x x x 为自由未知量,得其一般解为:……2. 解线性方程组12341234123421,4222,2 1.x x x x x x x x x x x x +-+=⎧⎪+-+=⎨⎪+--=⎩解 方程组的增广矩阵为:B =⎢⎢⎢⎣⎡112224112--- 111- 121⎥⎥⎥⎦⎤,….……………………………….. 2分 对B 做行初等变换:B =⎢⎢⎢⎣⎡211000010000- 100⎥⎥⎥⎦⎤,…………………………….....…… 6分 从而得方程组的解为……3. 设n a a a ,,,21 是数域K 中互不相同的数,n b b b ,,,21 是数域K 中任一组给定的数,证明:有唯一的数域K 上的多项式()112210--++++=n n x c x c x c c x f 使()i i b a f =,.,...,2,1n i =证明:要证有唯一的数域K 上的多项式()112210--++++=n n x c x c x c c x f 使()i i b a f =()n i ,,2,1 =,即要证有唯的一组数1210,...,,,-n c c c c ,使得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++==++++==++++=------n n n n n n n n n n n b a c a c a c c a f b a c a c a c c a f b a c a c a c c a f 112210212122221021111221101...)(......)(...)(1 …… (2分)即证方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++++=++++=++++------n n n n n n n n n n b x a x a x a x b x a x a x a x b x a x a x a x 1122102112222120111122110............1 …… (4分) 有唯一一组解.而此方程组的方程个数与未知数个数相等.其系数行列式121323312222112111111----=n nn nn n n a a a a a a a a a a a a D……(5分) T D 是范德蒙德行列式,由范德蒙德行列式的结论知,∑≤<≤-==nj i i jT a aD D 1)( ……(7分)又n a a a ,,,21 是数域K 中互不相同的数,故0≠D ,由克莱姆法则知,上述方程组有唯一一组解.得证. …… (10分)4. 设n a a a ,...,,21是互不相同的数,b 是任意数,证明线性方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+++=+++----11212111221121......1...n n n n n n n n n bx a x a x a b x a x a x a x x x 只有唯一解,并求出这个解.证明:观察知此方程组的未知量个数与方程个数相等,其系数行列式D =1121121111---n nn n na a a a a a是n 阶范德蒙德行列式 …… (4分) 因此,D =∏≤<≤-ni j j ia a1)(,由于n a a a ,...,,21是互不相同的数,所以0≠D ,根据克莱姆法则知此线性方程组只有唯一解, n k DD x kk ,...,2,1,==,其中k D 是将系数行列式D 的第k 列换成 T n b b b ),...,,,1(12-, …… (7分)显然k D 依然是n 阶范德蒙德行列式,且k D 的值只是将D 的值中k a 的地方换成b ,因此n k a a a a a a a a a b a b b a b a x k k k k k k n k k n k ,...,2,1,))...()()...(())...()()...((111111=--------=-+-+ (10分)5. 假设有齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++,0,02,0321321321 x x x p x x x x x x当p 为何值时,方程组仅有零解?又在何时有非零解?在有非零解时,求出其一般解。
高等代数答案-第三章

第三章 线性方程组1. 用消元法解下列线性方程组:123412345123451234512345354132211)234321x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++-=ìï++-+=-ïï-+--=íï-++-=ïï++-+=-î 124512345123451234523213322)23452799616225x x x x x x x x x x x x x x x x x x x +-+=ìï--+-=ïí-+-+=ïï-+-+=î 1234234124234234433)31733x x x x x x x x x x x x x -+-=ìï-+=-ïí+++=ïï-++=-î 123412341234123434570233204)411131607230x x x x x x x x x x x x x x x x +-+=ìï-+-=ïí+-+=ïï-++=-î 123412341234123421322325)521234x x x x x x x x x x x x x x x x +-+=ìï-+-=ïí+-+=-ïï-+-=î 12341234123412341232313216)23122215522x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ++-=ìï++-=ïï+++=íï++-=ïï++=î解 1)对方程组得增广矩阵作行初等变换,有135401135401132211003212121113054312141113074512121111014812--éùéùêúêú----êúêúêúêú®------êúêú-----êúêúêúêú-----ëûëû102101100101003212000212002000002000000000000000011100010000--éùéùêúêú---êúêúêúêú®®--êúêúêúêúêúêú---ëûëû因为()()45rank A rank B ==<所以方程组有无穷多解,其同解方程组为1415324122200x x x x x x x -=ìï+=-ïí-=ïï-+=î 解得123451022x k x k x x k x k=+ìï=ïï=íï=ïï=--î 其中k 为任意常数.2)对方程组德增广矩阵作行初等变换,有120321120321113132033451234527074125996162250276111616--éùéùêúêú------êúêú®êúêú----êúêú---ëûëû 120321120321033451033451252982529800110011333333003325297000001--éùéùêúêú------êúêú®®êúêú--êúêúêúêú--êúêúëûëû因为()4()3rank A rank A =>=所以原方程无解.3)对方程组德增广矩阵作行初等变换,有1234412344011130111313011053530731307313----éùéùêúêú----êúêú®êúêú--êúêú----ëûëû1012210008011130100300201200201200482400080---éùéùêúêú--êúêú®®êúêúêúêú--ëûëû因为(()4rank A rank A ==所以方程组有惟一解,且其解为12348360x x x x =-ìï=ïí=ïï=î 4)对方程组的增广矩阵作行初等变换,有34571789233223324111316411131672137213--éùéùêúêú----êúêú®êúêú--êúêú--ëûëû 17891789017192001719200171920000003438400000--éùéùêúêú----êúêú®®êúêú-êúêú--ëûëû即原方程组德同解方程组为123423478901719200x x x x x x x +-+=ìí-+-=î由此可解得1122123142313171719201717x k k x k k x k x k ì=-ïïï=-íï=ïï=î 其中12,k k 是任意常数g5)对方程组的增广矩阵作行初等变换,有2111121111322327001451121300122113440025--éùéùêúêú---êúêú®êúêú---êúêú---ëûëû 21111211117001470014100002100002100300001--éùéùêúêú--êúêú®®êúêúêúêú---ëûëû 因为()4()3rank A rank A =¹=所以原方程组无解.6)对方程组的增广矩阵作行初等变换,有12311354023211125202231112311122211453025520255202éùéùêúêú-êúêúêúêú®êúêú-êúêúêúêúëûëû2020000000552020570211611010015555101001010000000-éùéùêúêúêúêúêúêú®®-----êúêúêúêú--êúêúêúêúëûëû即原方程组的同解方程组为23341357261550x x x x x x +=ìïï-+=-íï-+=ïî 解之得123427551655x k x k x k x k =ìïï=-ïí=ïï=-+ïî其中k 是任意常数.2.把向量b 表成1234,,,a a a a 的线性组合.12341)(1,2,1,1)(1,1,1,1),(1,1,1,1)(1,1,1,1),(1,1,1,1)b a a a a ===--=--=--12342)(0,0,0,1)(1,1,0,1),(2,1,3,1)(1,1,0,0),(0,1,1,1)b a a a a =====--解 1)设有线性关系11223344k k k k b a a a a =+++代入所给向量,可得线性方程组12341234123412341211k k k k k k k k k k k k k k k k +++=ìï+--=ïí-+-=ïï--+=î 解之,得15,4k = 21,4k = 31,4k =- 414k =-因此123451114444b a a a a =+--2)同理可得13b a a =-3.证明:如果向量组12,,,r a a a L 线性无关,而12,,,,r a a a b L 线性相关,则向量可由12,,,r a a a L 线性表出.证 由题设,可以找到不全为零的数121,,,r k k k +L 使112210r r r k k k k a a a b +++++=L显然10r k +¹.事实上,若10r k +=,而12,,,r k k k L 不全为零,使11220r r k k k a a a +++=L成立,这与12,,,r a a a L 线性无关的假设矛盾,即证10r k +¹.故11rii i r k k b a =+=-å即向量b 可由12,,,r a a a L 线性表出.4.12(,,,)(1,2,,)i i i in i n a a a a ==L L ,证明:如果0ij a ¹,那么12,,,n a a a L 线性无关.证 设有线性关系11220n n k k k a a a +++=L代入分量,可得方程组111212112122221122000n n n nn n nn n k k k k k k k k k a a a a a a a a a +++=ìï+++=ïíïï+++=îL L L L L L L L L L L L L L 由于0ij a ¹,故齐次线性方程组只有零解,从而12,,,n a a a L 线性无关.5.设12,,,r t t t L 是互不相同的数,r n £.证明:1(1,,,)(1,2,,)n i i i t t i r a -==L L是线性无关的.证 设有线性关系11220r r k k k a a a +++=L则1211221111122000r r rn n n r rk k k t k t k t k t k t k t k ---+++=ìï+++=ïíïï+++=îL L L L L L L L L L L L L 1)当r n =时,方程组中的未知量个数与方程个数相同,且系数行列式为一个范德蒙行列式,即122221211112111()0nn j i i jn n n nt t t t t t t t t t t <---=-¹ÕL LL M M O M L所以方程组有惟一的零解,这就是说12,,,r a a a L 线性无关.2)当r n <时,令21111121222221(1,,,,)(1,,,,)(1,,,,)r r r r r r rt t t t t t t t t b b b ---ì=ï=ïíïï=îL L L L L L L L L L L 则由上面1)的证明可知12,,,r b b b L 是线性无关的.而12,,,r a a a L 是12,,,r b b b L 延长的向量,所以12,,,r a a a L 也线性无关.6.设123,,a a a 线性无关,证明122331,,a a a a a a +++也线性无关. 证 设由线性关系112223331()()()0k k k a a a a a a +++++=则131122233()()()0k k k k k k a a a +++++=再由题设知123,,a a a 线性无关,所以13122300k k k k k k +=ìï+=íï+=î 解得1230k k k ===所以122331,,a a a a a a +++线性无关.7.已知12,,,s a a a L 的秩为r ,证明:12,,,s a a a L 中任意r 个线性无关的向量都构成它的一个极大线性无关组.证 设12,,,i i ir a a a L 是12,,,s a a a L 中任意r 个线性无关向量组,如果能够证明任意一个向量(1,2,,)j j s a =L 都可由12,,,i i ir a a a L 线性表出就可以了.事实上,向量组12,,,,i i ir j a a a a L 是线性相关的,否则原向量组的秩大于r ,矛盾.这说明j a 可由12,,,i i ir a a a L 线性表出,再由j a 的任意性,即证.8.设12,,,s a a a L 的秩为r ,12,,,r i i i a a a L 是12,,,s a a a L 中的r 个向量,使得12,,,s a a a L 中每个向量都可被它们线性表出,证明:12,,,r i i i a a a L 是12,,,s a a a L 的一个极大线性无关组.证 由题设知12,,,r i i i a a a L 与12,,,s a a a L 等价,所以12,,,r i i i a a a L 的秩与12,,,s a a a L 的秩相等,且等于r .又因为12,,,r i i i a a a L 线性无关,故而12,,,r i i i a a a L 是12,,,s a a a L 的一个极大线性无关组.9.证明:一个向量组的任何一个线性无关组都可以扩充成一线性无关组.证 将所给向量组用(Ⅰ)表示,它的一个线性无关向量组用(Ⅱ)表示.若向量组(Ⅰ)中每一个向量都可由向量组(Ⅱ)线性表出,那么向量组(Ⅱ)就是向量组(Ⅰ)的极大线性无关组.否则,向量组(Ⅰ)至少有一个向量a 不能由向量组(Ⅱ)线性表出,此时将a 添加到向量组(Ⅱ)中去,得到向量组(Ⅲ),且向量组(Ⅲ)是线性无关的.进而,再检查向量组(Ⅰ)中向量是否皆可由向量组(Ⅲ)线性表出.若还不能,再把不能由向量组(Ⅲ)线性表出的向量添加到向量组(Ⅲ)中去,得到向量组(Ⅳ).继续这样下去,因为向量组(Ⅰ)的秩有限,所以只需经过有限步后,即可得到向量组(Ⅰ)的一个极大线性无关组.10.设向量组为1(1,1,2,4)a =-,2(0,3,1,2)a =,3(3,0,7,14)a =4(1,1,2,0)a =-,5(2,1,5,6)a =1) 证明:12,a a 线性无关.2) 把12,a a 扩充成一极大线性无关组.证 1)由于12,a a 的对应分量不成比例,因而12,a a 线性无关. 2)因为3123a a a =+,且由1122440k k k a a a ++=可解得1240k k k ===所以124,,a a a 线性无关.再令112244550k k k k a a a a +++=代入已知向量后,由于相应的齐次线性方程组的系数行列式为0,因而该齐次线性方程组存在非零解,即1245,,,a a a a 线性相关,所以5a 可由124,,a a a 线性表出.这意味着124,,a a a 就是原向量组的一个极大线性无关组.注 此题也可将1245,,,a a a a 排成54´的矩阵,再通过列初等变换化为行阶梯形或行最简形,然后得到相应结论.11.用消元法求下列向量组的极大线性无关组与秩:12341)(6,4,1,2),(1,0,2,3,4)(1,4,9,16,22),(7,1,0,1,3)a a a a =-=-=--=-,123452)(1,1,2,4),(0,3,1,2)(3,0,7,14),(1,1,2,0)(2,1,5,6)a a a a a =-===-=解 1)设12346411210234149162271013A a a a a -éùéùêúêú-êúêú==êúêú--êúêú-êúëûëû 对矩阵A 作行初等变换,可得0411192600102341023404111926004569980114223101142231A --éùéùêúêú-êúêú®®êúêú---êúêú----ëûëû 所以1234,,,a a a a 的秩为3,且234,,a a a 即为所求极大线性无关组.3) 同理可得124,,a a a 为所求极大线性无关组,且向量组的秩为3. 12.证明:如果向量组(Ⅰ)可以由向量组(Ⅱ)线性表出,那么(Ⅰ) 的秩不超过(Ⅱ)的秩.证 由题设,向量组(Ⅰ)的极大线性无关组也可由向量组(Ⅱ)的极大线性无关组线性表出,即证向量组(Ⅰ)的秩不超过向量组(Ⅱ)的秩.13.设12,,,n a a a L 是一组维向量,已知单位向量12,,,n e e e L 可被它们线性表出,证明:12,,,n a a a L 线性无关.证 设12,,,n a a a L 的秩为r n £,而12,,,n e e e L 的秩为n . 由题设及上题结果知n r £从而r n =.故12,,,n a a a L 线性无关.14.设12,,,n a a a L 是一组n 维向量,证明:12,,,n a a a L 线性无关的充分必要条件是任一n 维向量都可被它们线性表出.证 必要性.设12,,,n a a a L 线性无关,但是1n +个n 维向量12,,,,n a a a b L 必线性相关,于是对任意n 维向量b ,它必可由12,,,n a a a L 线性表出.充分性.任意n 维向量可由12,,,n a a a L 线性表出,特别单位向量12,,,n e e e L 可由12,,,n a a a L 线性表出,于是由上题结果,即证12,,,n a a a L 线性无关.15.证明:方程组11112211211222221122n n n n n n nn n na x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b +++=ìï+++=ïíïï+++=îL L L L L L L L L L L L L 对任何12,,,n b b b L 都有解的充分必要条件是系数行列式0ij a ¹.证 充分性.由克拉默来姆法则即证.下证必要性.记1212(,,,)(1,2,,)(,,,)i i i ni n i n b b b a a a a b ===L L L则原方程组可表示为1122n n x x x b a a a =+++L由题设知,任意向量b 都可由线性12,,,n a a a L 表出,因此由上题结果可知12,,,n a a a L 线性无关.进而,下述线性关系12220n n k k k a a a +++=L仅有惟一零解,故必须有0ij A a =¹,即证.16.已知12,,,r a a a L 与121,,,,,,r r s a a a a a +L L 有相同的秩,证明: 与121,,,,,,r r s a a a a a +L L 等价.证 由于12,,,r a a a L 与121,,,,,,r r s a a a a a +L L 有相同的秩,因此它们的极大线性无关组所含向量个数必定相等.这样12,,,r a a a L 的极大线性无关组也必为121,,,,,,r r s a a a a a +L L 的极大线性无关组,从而它们有相同的极大线性无关组.另一方面,因为它们分别与极大线性无关组等价,所以它们一定等价. 17.设123213,,,r r b a a a b a a a =+++=+++L L L 121r r b a a a -=+++L证明:12,,,r b b b L 与12,,,r a a a L 具有相同的秩.证 只要证明两向量组等价即可.由题设,知12,,,r b b b L 可由12,,,r a a a L 线性表出.现在把这些等式统统加起来,可得12121()1r r r b b b a a a +++=+++-L L 于是121111(1)1111i i r r r r r a b b b b =+++-++----L L (1,2,,)i r =L即证12,,,r a a a L 也可由12,,,r b b b L 线性表出,从而向量组12,,,r b b b L 与12,,,r a a a L 等价.18.计算下列矩阵的秩:1)01112022200111111011-éùêú--êúêú--êú-ëû 2)11210224203061103001-éùêú--êúêú-êúëû3)141268261042191776341353015205éùêúêúêúêúëû 4)10014010250013612314324563277éùêúêúêúêúêúêúëû5)1010011000011000011001011éùêúêúêúêúêúêúëû解 1)秩为4.2)秩为3. 3)秩为2. 4)秩为3. 5)秩为5.19.讨论,,a b l 取什么值时,下列方程有解,并求解.1)12212321231x x x x x x x x x l l l l lì++=ï++=íï++=î 2)122123123(3)(1)23(1)(3)3x x x x x x x x x l l l l l l l l +++=ìï+-+=íï++++=î3)1221231234324ax x x x bx x x bx x ++=ìï++=íï++=î解 1)因为方程组的系数行列式21111(1)(2)11D l l l l l==-+所以当1l =时,原方程组与方程1221x x x ++=同解,故原方程组有无穷多解,且其解为11221321x k k x k x k=--ìï=íï=î 其中12,k k 为任意常数.当2l =-时,原方程组无解.当1l ¹且2l ¹-时,原方程组有惟一解.且12231212(1)2x x x l l l l l +ì=-ï+ïï=í+ïï+=ï=î2)因为方程组的系数行列式231211(1)333D l l l l l l l l +=-=-++所以当0l =时,原方程组的系数矩阵A 与增广矩阵A 的秩分别为2与3,所以无解.当1l =时,A 的秩为2,A 的秩为3,故原方程组也无解. 当0l ¹,且1l ¹时,方程组有唯一解321232232323159(1)129(1)43129(1)x x x l l l l l l l l l l l l l l ì+-+=ï-ïï-+ï=í-ïï--+=ï-ïî3) 因为方程组的系数行列式1111(1)121a Db b a b ==--所以当0D ¹时,即1a ¹且0b ¹时,方程组有惟一解,且为12321(1)1124(1)b x b a x b ab b x b a -ì=ï-ïï=íï+-ï=ï-î当0D =时1o若0b =,这时系数矩阵A 的秩为2,而它的增广矩阵A 的秩为3,故原方程组无解。
解析几何 第三版 课后答案(吕林根 许子道 著) 高等教育出版社

c =λ a + μ b , 从而
亦即{0, 5, 6}=λ{1, 2, 3}+μ{2, -1, 0}
⎧λ + 2 μ = 0, ⎪ ⎨2λ − μ = 0, ⎪ 3λ = 6. ⎩ λ=2,μ=-1, 解得 所以 c =2 a - b . 3.证明: 四面体每一个顶点与对面重心所连的线段共点, 且这点到顶点的距离是它到对面重 心距离的三倍. 用四面体的顶点坐标把交点坐标表示出来. [证明]:设四面体 A1A2A3A4,Ai 对面重心为 Gi, 欲证 AiGi 交于一点(i=1, 2, 3, 4).
其中 a 能否用 b , c 线性表示?如能表示,写出线性表示关系式. [证明]:由于矢量 e1 , e2 , e3 不共面,即它们线性无关. 考虑表达式
λ a +μ b & e2 +2 e3 )+μ (4 e1 -6 e2 +2 e3 )+v (-3 e1 +12 e2 +11 e3 )= 0 , 或 (-λ+4μ-3v) e1 +(3λ-6μ+12v) e2 +(2λ+2μ+11v) e3 = 0 . 由于 e1 , e2 , e3 线性无关,故有
所以
OP - OA =λ ( OB - OP ),
(1+λ) OP = OA +λ OB ,
图 1-7
从而
OP =
OA + λOB . 1+ λ
2. 在△ABC 中,设 AB = e1 , AC = e2 ,AT 是角 A 的平 分线(它与 BC 交于 T 点) ,试将 AT 分解为 e1 , e2 的线性 组合. [解]:因为 且
[证明]:因为
图 1-5
高等代数与解析几何习题答案

习题习题设A是一个"阶下三角矩阵。
证明:(1)如果A的对角线元素吗H勺(门=1,2,…/),则A必可对角化;(2)如果A的对角线元素a ll=a22=-=a ll…f且A不是对角阵,则A不可对角化。
证明:(1)因为A是一个〃阶下三角矩阵,所以A的特征多项式为I 2E - A 1= (2 - ! )(2 - «22)■ • (2 - 6/wj),又因心工勺(/, j = 1,2, •••,/?),所以人有" 个不同的特征值,即4有"个线性无关的特征向量,以这〃个线性无关的特征向量为列构成一个可逆阵P,则有厂虫卩为对角阵,故A必可对角化。
(2)假设A可对角化,即存在对角阵〃= 人. ,使得A与B相似,进而A与3有相同的特征值人,人,…人。
又因为矩阵A的特征多项式为Ixtf —A1=(几_°]])“ ,所以= ■ ■ ■ = A lt =, 从|([J / 、如B=如=如丘,于是对于任意非退化矩阵x ,都有、% >X"BX =X%EX =gE = B,而A不是对角阵,必有厂曲=3",与假设矛盾,所以A 不可对角化。
习题设“维线性空间V的线性变换”有$个不同的特征值入,易,…,入,匕是人的特征子空间(心1,2,…,s)。
证明:(1)叫+岭+…+匕是直和;(2)a可对角化的充要条件是V = %㊉匕㊉…㊉匕。
证明:(1)取岭+£+・•・ +匕的零向量0,写成分解式有a x +a 2 + -- + a x =0,其中 q e V ; J = 1,2,…,s 。
现用 6b[…,b分别作用分解式两边,可得印+色+…+ % = 0人 © + + ・・• + A s a s = 0 常匕+石么+・・・+町匕=0写成矩阵形式为‘1人( 、1(4S ,…心):J 人f 1由于人,人,…,人是互不相同的,所以矩阵3= 1零,即矩阵B 是可逆的,进而有(卬,色,aJBB" = (0,0,…,0)B" = (0,0,…,0), (a 「勺,…)=(0,0,…,0)。
解析几何第三章习题及解答

第三章 常见曲面习题3.11.证明:如果2220a b c d ++->,那么由方程2222220x y z ax by cz d ++++++=给出的曲面是一球面,求出它的球心坐标和半径。
证明:将方程配方得222222()()()x a y b z c a b c d +++++=++-,由2220a b c d ++->,得到方程表示球心是(,,)a b c ---2.求过三点(3,0,0),(0,2,0),(0,0,1)的圆的方程。
解:空间中的圆可由过三点(3,0,0),(0,2,0),(0,0,1)的一个球面和一个平面的交线表示,设过该三点的球面方程为2220x y z ax by cz d ++++++=,得到930,420,10a d b d c d ++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩球面方程为22294(1)032d dx y z x y d z d ++++---++=,其中d 任意。
过该三点的平面方程是132x yz ++=,所以所求圆的方程可以为 2226()2(9)3(4)6(1)60,23660x y z d x d y d z d x y z ⎧++-+-+-++=⎨++-=⎩ 其中d 任意。
3.证明曲线24224324,1,(,)1,1t x t t t y t t t t z t t ⎧=⎪++⎪⎪=∈-∞+∞⎨++⎪⎪=⎪++⎩在一球面上,并此球面方程。
证明:因为曲线满足2322222224242422242424()()()111()(1)11tt t x y z t t t t t t t t t t y t t t t++=++++++++=++==++++即22211()24x y z +-+=,所以曲线在一个球面上。
4.适当选取坐标系,求下列轨迹的方程(1)到两定点距离之比等于常数的点的轨迹; (2)到两定点距离之和等于常数的点的轨迹; (3)到定平面和定点等距离的点的轨迹。
几何与线性代数习题参考答案_第三章2012

−1 −1
−1
2
⎛1 0⎞ ⎛ 1 0⎞ ⎛ 3 0⎞ ( A − 2E) = ⎜ ⎟ =⎜ ⎟ . 因此 B = ⎜ ⎟. ⎝ 2 1⎠ ⎝ −2 1 ⎠ ⎝ −4 3 ⎠
−1
−1
六、证明:
1)由 A + B = AB 得 ( A − E )( B − E ) = E , 所以 A − E 可逆且 ( A − E )
∴ λ1 = 6, λ2 = −1.
−1
五、解:1) 原式= abcef c
1 −d 1
1
−1
1 −d 2
1 d = 2abcef (c + d ) 。 0
1
d = abcef c 0 −1
0 16 8 −5 16 8 −5 − 44 − 32 0 1 −6 −2 1 2)原式 = = − − 13 − 4 3 = − 23 20 0 = −144 。 0 − 13 − 4 3 12 8 −1 12 8 −1 0 12 8 −1
λ = −2 时
⎛ −2 1 1 −5 ⎞ ⎛ −2 1 1 −5 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ A = ⎜ 1 − 2 1 − 2 ⎟ → ⎜ 1 − 2 1 −2 ⎟ ⎜ 1 1 −2 −2 ⎟ ⎜ 0 0 0 −9 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
), 方程组无解。 此时 r ( A) ≠ r ( A
(3)
λ =1时
2 3⎞ − ⎟ 3 2⎟ −1 2 ⎟ 1 ⎟ 0 2 ⎟ ⎠
⎛ 7 ⎜ ⎜ 6 ∴ A −1 = ⎜ − 1 ⎜− 1 ⎜ 2 ⎝ ⎛1 ⎜ 1 (2) ⎜ ⎜0 ⎜ ⎝0 ⎛1 ⎜ ⎜0 →⎜ 0 ⎜ ⎜0 ⎝ 0 1 0 0 0 2 0 0 0 0 1 0 2 1 0 1
高等代数与解析几何答案同济大学

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