线性代数(完整版)同济大学ppt课件
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《线性代数》(同济第六版)课件
0 0 a33 a43
a14 a24 = a11a22a33a44 a34 a44
0 0 = a14a23a33a41 0 a44
a11 0 a21 a22 D4 = a32 a32 a41 a42
四个结论： (1) 对角行列式
a11 D= a22
= a11a22ann
ann
(2)
a1n
D= an1
规律：
1.三阶行列式共有6项，即3!项． 2.每一项都是位于不同行不同列的三个元素的乘积．
p p
是1、2、3的某个排列.
4.当p1p2p3 是偶排列时，对应的项取正号； 当 p1p2p3 是奇排列时，对应的项取负号.
所以，三阶行列式可以写成
a11 a12 D = a21 a22 a31 a32
a13 a23 = a11a22a33 +a12a23a31 +a13a21a32 a33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a11 D2 = a21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
b1a22 a12b2 = D1 x1 = D a11a22 a12a21
a11b2 ba 1 21 x2 = a11a22 a12a21
D2 = D
例1
求解二元线性方程组 3x1 2x2 = 12
2x1 + x2 = 1
例3
求解方程
1 1 1 2 3 x = 0. 4 9 x2
解
方程左端
D = 3x2 + 4x +18 9x 2x2 12
= x2 5x + 6, 由 x2 5x+ 6 = 0 得
a14 a24 = a11a22a33a44 a34 a44
0 0 = a14a23a33a41 0 a44
a11 0 a21 a22 D4 = a32 a32 a41 a42
四个结论： (1) 对角行列式
a11 D= a22
= a11a22ann
ann
(2)
a1n
D= an1
规律：
1.三阶行列式共有6项，即3!项． 2.每一项都是位于不同行不同列的三个元素的乘积．
p p
是1、2、3的某个排列.
4.当p1p2p3 是偶排列时，对应的项取正号； 当 p1p2p3 是奇排列时，对应的项取负号.
所以，三阶行列式可以写成
a11 a12 D = a21 a22 a31 a32
a13 a23 = a11a22a33 +a12a23a31 +a13a21a32 a33 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a11 D2 = a21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
b1a22 a12b2 = D1 x1 = D a11a22 a12a21
a11b2 ba 1 21 x2 = a11a22 a12a21
D2 = D
例1
求解二元线性方程组 3x1 2x2 = 12
2x1 + x2 = 1
例3
求解方程
1 1 1 2 3 x = 0. 4 9 x2
解
方程左端
D = 3x2 + 4x +18 9x 2x2 12
= x2 5x + 6, 由 x2 5x+ 6 = 0 得
同济大学线性代数第四章PPT课件
讨论它们的线性相关性.
解: Ee1,e2, ,en
结论: 线性无关
问题: n=3时, e1,e2,e3 分别是什么？
上述向量组又称基本向量组或单位坐标向量组.
一些结论：
(1) 一个零向量线性相关, 一个非零向量线性无关；
(2) 两个向量线性相关当且仅当 它们的对应分量成比例;
(3) 一个向量组线性无关，则增加其中每个向 量的分量所得新向量组仍线性无关。
例如： 2 1 1 0 a11 1,a212,a312,b33
则 b 能由 a1, a2, a3线性表示.
解方程组 x 1 a 1 x 2 a 2 x 3 a 3 b
既解方程组
2x1x12xx22
x3 x3
0 3
x1 x2 2x3 3
得
x1 1 1
x2 x3
c
1 1
线性表示
AXB有解，其中 A (1 ,2, ,m )
B (1,2, ,l)
R (A )R (A ,B )
定理3: 向量组 B :1,2, ,l能由 A :1,2, ,m
线性表示，则 R(B) ≤ R(A) 。
其中 A ( 1 ,2 ,,m ) , B ( 1 ,2 ,,l )
证：根据定理 2 有 R(A) = R(A, B) 而 R(B) ≤ R(A, B)，因此 R(B) ≤ R(A)。
定义4：设向量组 A : 1 , 2 , , m , 若存在不全为零实数 1 , 2 , , m , 使得 11 2 2 m m 0
则称向量组 A线性相关. 否则称向量组A线性无关.
定理4: n 维向Ax 量 组0 1有 ,非 2, 零 ,解 m,线其 性相A 关 中 1 ,2 , ,m R(A)m
解: Ee1,e2, ,en
结论: 线性无关
问题: n=3时, e1,e2,e3 分别是什么？
上述向量组又称基本向量组或单位坐标向量组.
一些结论：
(1) 一个零向量线性相关, 一个非零向量线性无关；
(2) 两个向量线性相关当且仅当 它们的对应分量成比例;
(3) 一个向量组线性无关，则增加其中每个向 量的分量所得新向量组仍线性无关。
例如： 2 1 1 0 a11 1,a212,a312,b33
则 b 能由 a1, a2, a3线性表示.
解方程组 x 1 a 1 x 2 a 2 x 3 a 3 b
既解方程组
2x1x12xx22
x3 x3
0 3
x1 x2 2x3 3
得
x1 1 1
x2 x3
c
1 1
线性表示
AXB有解，其中 A (1 ,2, ,m )
B (1,2, ,l)
R (A )R (A ,B )
定理3: 向量组 B :1,2, ,l能由 A :1,2, ,m
线性表示，则 R(B) ≤ R(A) 。
其中 A ( 1 ,2 ,,m ) , B ( 1 ,2 ,,l )
证：根据定理 2 有 R(A) = R(A, B) 而 R(B) ≤ R(A, B)，因此 R(B) ≤ R(A)。
定义4：设向量组 A : 1 , 2 , , m , 若存在不全为零实数 1 , 2 , , m , 使得 11 2 2 m m 0
则称向量组 A线性相关. 否则称向量组A线性无关.
定理4: n 维向Ax 量 组0 1有 ,非 2, 零 ,解 m,线其 性相A 关 中 1 ,2 , ,m R(A)m
线性代数 同济大学第七版 ppt课件
7 6 2 1 4 2
D 0 3 5 0 3 5
1 4 2
7 6 2
特别地，当行列式中有两行（列）对应元素都相同时，行列式的值
··
为零。
因假设D中的第i 行和第j 行对应元素相同，交换第i 行和第j 行元 素（仍为D），即得DD，移项得 2D 0 ，于是 D 0 。
23
第二节 行列式的性质
在本书研究多元线性方程组的解，以及研究矩阵性质时也要用到行列 式，为此首先引入行列式的概念。
6
第一章 行列式
第一节 行列式的概念
主
第二节 行列式的性质
要 内
第三节 行列式按行（列）展开
容
第四节 行列式的计算举例
第五节 克莱姆法则
7
第一节 行列式的概念
一、行列式的概念 为了更好掌握行列式的定义，我们采用数学归纳法的方法讲解行列
a11 a12 a13 D a 21 a 22 a 23 表示，且规定： D a 1 1 A 1 1 a 1 2A 1 2 a 1 3 A 1 3
a31 a32 a33
其中：
A11111M11111a a3 22 2
a23 a33
A12112M12112
a21 a31
a23 a33
7 6 2
7 6 2
这相当于行列式中某一行（列）所有元素的公因子可以提到行列式 符号的外面。这一性质可以由行列式的定义和性质2得到。
25
第二节 行列式的性质
性质4 行列式中两行（列）对应元素都成比例，行列式值为零。
设第 j 行为第i 行的k 倍，由性质3，将 j 行提出公因子k ，即得第i 行 与第 j 行相同，于是行列式的值为零。
A13113M13113
同济大学线代(第六版)新PPT课件
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形.
在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
第一章 行列式（De•数t行e的r列一m式种是in工线a具性n！代t）
•学习行列式主要
内容提要
就是要能计算行列 式的值.
§1 二阶与三阶行列式
§2 全排列与对换
行列式的概念.
§3 n 阶行列式的定义
什么是线性关系？
线性（linear）指量与量之间按比例、成直 线的关系，在数学上可以理解为一阶导数为常数 的函数。
非线性（non-linear）则指不按比例、不成 直线的关系，一阶导数不为常数。
线性代数
研究对象： 线性空间、线性变换和有限维的线性方程组。
研究工具： 行列式、矩阵与向量。
线性代数（第六版）
三、有重要贡献的数学家
• 17世纪，德国数学家-莱布尼兹 ——历史上最早使用行列式概念。
• 1750年，瑞士数学家-克莱姆（克莱姆法则） ——用行列式解线性方程组的重要方法。
• 1772年，法国数学家-范德蒙 ——对行列式做出连贯的逻辑阐述，行列
式的理论脱离开线性方程组。
• 1841年，法国数学家-柯西 ——首先创立了现代的行列式概念和符号。
学术地位及应用
线性代数在数学、物理学和技术学科中有各种 重要应用，因而它在各种代数分支中占居首要地位。 在计算机广泛应用的今天，计算机图形学、计算机 辅助设计、密码学、虚拟现实等技术无不以线性代 数为其理论和算法基础的一部分。线性代数所体现 的几何观念与代数方法之间的联系，从具体概念抽 象出来的公理化方法以及严谨的逻辑推证、巧妙的 归纳综合等，对于强化人们的数学训练，增益科学 智能是非常有用的。
随着科学的发展，我们不仅要研究单个 变量之间的关系，还要进一步研究多个变量 之间的关系，各种实际问题在大多数情况下 可以线性化，而由于计算机的发展，线性化 了的问题又可以计算出来，线性代数正是解 决这些问题的有力工具。
线性代数同济大学第五版课件4-5PPT课件
第10页/共20页
三、向量的坐标
定义 8 如果在向量空间 V 中取定一个基
a1 , a2 , ···, ar , 那么 V 中任一向量 x 可唯一地表 示为
x = 1a1 + 2a2 + ···+ rar , 数组 1 , 2 , ···, r 称为向量 x 在基 a1 , a2 , ···, ar
V 的一个基, r 称为向量空间 V 的维数,并称 V 为 r 维向量空间.
第9页/共20页
例如： 由向量组 a1 , a2 , ···, am 所生成的向量空间
L ={ x = 1a1 + 2a2 + ···+ mam | 1, ···, m R }, 显然向量空间 L 与向量组 a1 , a2 , ···, am 等价, 所以向量组 a1 , a2 , ···, am 的最大无关组就是L 的 一个基, 向量组 a1 , a2 , ···, am 的秩就是 L 的维数.
第17页/共20页
即基变换公式为
(b1 , b2 , b3) = (a1 , a2 , a3)P , 其中表示式的系数矩阵 P = A-1B 称为从旧基到
新基的过渡矩阵.
设向量 x 在旧基和新基中的坐标分别为
y1 , y2 , y3 和 z1 , z2 , z3 ，即
y1
z1
x (a1, a2 , a3 ) y2 , x (b1, b2 , b3 ) z2 ,源自例 20 齐次线性方程组的解集
S = { x | Ax = 0 }
因为由齐次线性方程组的解的性质1、2，
即知其解集 S 对向量的线性运算封闭.
S是一个向量空间，
称为齐次线性方程组的解空间.
第4页/共20页
三、向量的坐标
定义 8 如果在向量空间 V 中取定一个基
a1 , a2 , ···, ar , 那么 V 中任一向量 x 可唯一地表 示为
x = 1a1 + 2a2 + ···+ rar , 数组 1 , 2 , ···, r 称为向量 x 在基 a1 , a2 , ···, ar
V 的一个基, r 称为向量空间 V 的维数,并称 V 为 r 维向量空间.
第9页/共20页
例如： 由向量组 a1 , a2 , ···, am 所生成的向量空间
L ={ x = 1a1 + 2a2 + ···+ mam | 1, ···, m R }, 显然向量空间 L 与向量组 a1 , a2 , ···, am 等价, 所以向量组 a1 , a2 , ···, am 的最大无关组就是L 的 一个基, 向量组 a1 , a2 , ···, am 的秩就是 L 的维数.
第17页/共20页
即基变换公式为
(b1 , b2 , b3) = (a1 , a2 , a3)P , 其中表示式的系数矩阵 P = A-1B 称为从旧基到
新基的过渡矩阵.
设向量 x 在旧基和新基中的坐标分别为
y1 , y2 , y3 和 z1 , z2 , z3 ，即
y1
z1
x (a1, a2 , a3 ) y2 , x (b1, b2 , b3 ) z2 ,源自例 20 齐次线性方程组的解集
S = { x | Ax = 0 }
因为由齐次线性方程组的解的性质1、2，
即知其解集 S 对向量的线性运算封闭.
S是一个向量空间，
称为齐次线性方程组的解空间.
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同济大学出版社线性代数课件(完整版)
0 0
0 0 0 a44
0 0 0 a14
0 D2 0
0 a23 a32 0
0 0
a41 0 0 0
a11 a12 a13 a14
0 D3 0
a22 a23 a24 0 a33 a34
0 0 0 a44
a11 0 0 0
D4
a21 a32
a22 a32
0 a33
0 0
a41 a42 a43 a44
引进记号
a21 a22 a23
原则：行列式
主对角线 a11 a12 a13
a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32
副对角线 a31 a32 a33
a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
a11 a12
a1n
D a21 a22
a2n
(1) a a t( p1 p2 pn ) 1 p1 2 p2
p1 p2 pn
anpn
an1 an2 二、annn 阶行简列记式作的det定(a，ij 义)
1. n 阶行列式共有 n! 项．
其中a为ij 行列式D的(i, j)元
2. 每一项都是位于不同行不同列的 n 个元素的乘积．
b1 b2
求解公式为
请观察，此公式有何特点？
x1
x2
b1a22 a11a22 a11b2 a11a22
a12b2 a12a21 b1a21 a12a21
分母相同，由方程组的四个系数确定. 分子、分母都是四个数分成两对相乘再
相减而得.
二元线性方程组
线性代数课件(完整版)同济大学复习进程
a 1 1 Noa 1 2 数表 a 2I1magae2 2
a 1 1 Noa 1 2 记号 a 2Im1 agae2 2
表达式 a11aIm 22Na o g 称a1e2为a2由1 该
数表所确定的二阶行列式，即
Daa12I11m aaN 1222a o ag 11ae 22a12a21
其中，aij(iIm 1N ,a 2o ;g j e1,2)称为元素.
3
第一章
• 内容提要
行列式 •行列式是线性代 数的一种工具！ •学习行列式主要 就是要能计算行列 式的值.
§1 二阶与三阶行列式
§2 全排列及其逆序数 行列式的概念.
§3 n 阶行列式的定义
§4 对换 （选学内容）
§5 行列式的性质
行列式的性质及计算.
§6 行列式按行（列）展开
§7 克拉默法则 —— 线性方程组的求解.
i 为行标，表明元素位于第i 行； j 为列标，表明元素位于第j 列.
二阶行列式的计算 ——对角线法则
主对角线 副对角线
a 1 1 Noa 1 2 a 2I1magae2 2
aa aa No 1I1m 22age 12 21
即：主对角线上两元素之积－副对角线上两元素之积
二元线性方程组 aa1211Ixxm 11 Naaao 122g 2xxe 22 bb12
线性代数（第五版）
2013.12.14修改汇总
修改人：xiaobei93521
在以往的学习中，我们接触过二 元、三元等简单的线性方程组.
但是，从许多实践或理论问题里 导出的线性方程组常常含有相当 多的未知量，并且未知量的个数 与方程的个数也不一定相等.
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形. 在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
线性代数ppt课件同济
05
向量空间及其性质
向量空间的定义与性质
向量空间的定义
向量空间是一个由向量构成的集合， 其中每个向量都可以表示为一组基向 量的线性组合。
向量空间的性质
向量空间具有一些重要的性质，例如 封闭性、加法和数量乘法封闭性、加 法和数量乘法的结合律和分配律等。
向量空间的基底与维数
向量空间的基底
一个向量空间可以由一组不相关的基向量构成，这些 基向量是线性无关的，并且可以生成整个空间。
行列式的计算方法
要点一
总结词
行列式的计算方法包括高斯消元法、拉普拉斯展开式和递 推法等。
要点二
详细描述
高斯消元法是一种常用的计算行列式的方法，它通过初等 行变换将矩阵化为阶梯形矩阵，然后求解出阶梯形矩阵的 行列式即可。拉普拉斯展开式是一种基于二阶子式和代数 余子式的展开式，它可以用来计算高阶行列式。递推法是 一种利用低阶行列式的值递推高阶行列式的方法，它适用 于计算n阶行列式。
线性代数的背景
线性代数起源于17世纪，随着科学技术的不断发展和进步，线性代数的应用领域越来越广泛。它不仅 在数学、物理、工程等领域有着广泛的应用，还在计算机科学、经济学、生物医学等领域发挥着重要 的作用。
线性代数的应应用，例如求解线性方程组、 计算矩阵的秩和特征值等。
现代发展
随着科学技术的发展，线性代数的应用领域越来越广泛，同时它也得到了不断的发展和完善。现代线性代数已经 形成了一套完整的理论体系，为解决实际问题提供了更加有效的工具。
02
矩阵及其运算
矩阵的定义与性质
矩阵的定义
矩阵是一个由数值组成的矩形阵列，通 常表示为二维表格。矩阵的行数和列数 可以分别为m和n。每个元素用a(i,j)表示 ，其中i表示行号，j表示列号。
同济大学线性代数课件
x1 c 4
x x
2 3
c c
3
x 4 3
07.07.2020
5
消元法的三类变换： （1）对调二个方程的次序； （2）以非零的数 k 乘某个方程； （3）一个方程加上另一个方程的 k 倍．
由于三类变换都是可逆的， 因此变换前的方程组与变换后是同解的．
07.07.2020
6
定义1：下面三类变换称为矩阵的初等行变换:
(2 )E (i(k ) 1 ) E (i(1 ))E ,(i(k )T ) E (i(k )) k
( 3 ) E ( i ,j ( k ) 1 ) E ( i ,j ( k )E ) ( i ,j ( , k ) T ) E ( j , i ( k ))
07.07.2020
21
定理1： 设 A 为m×n 矩阵，则 (1) A r i rj E(i,j)A A c i cj A(E i,j)T
1 2 3 0 0 1 3 2 1
0 3
1 4
2 5
0 1
1 0
0 0
2 5
1 4
0 3
07.07.2020
26
A 1 (A ,E ) (E ,A 1 ) A1P1P2 Ps
P 1 P 2 P s ( A ,E ) ( E ,A 1 )
即 A ,E 初 等 行 变 换 E ， A 1
(1) E r i rj E(i,j)
(2) E r ik E(i(k)) (3)E r i kj r E (i,j(k))
07.07.2020
16
1
1
0
1
第i 行
1
E(i, j)
1
1
0
1
同济大学线性代数全套教学课件
定义 例如
在排列中，将任意两个元素对调，其余的元素 不动，这种作出新排列的手续叫做对换．
将相邻两个元素对换，叫做相邻对换．
a1 al a b b1 bm
a1 al a b1 bmb c1 cn
a1 al b a b1 bm
a1 al b b1 bma c1 cn
备注 1. 相邻对换是对换的特殊情形.
4
§1 二阶与三阶行列式
我们从最简单的二元线性方程组出发，探 求其求解公式，并设法化简此公式.
一、二元线性方程组与二阶行列式
二元线性方程组
a11 x1 a12 x2 b1
a21
x1
a22 x2
b2
由消元法，得
(a11a22 a a 12 21 ) x1 b1a22 a12b2
(a a a a )x a b b a
例如 在排列32514中， 逆序
32514
逆序 逆序
思考题：还能找到其它逆序吗？
答：2和1，3和1也构成逆序.
20
定义 排列中所有逆序的总数称为此排列的逆序数.
排列 i1i2 的i逆n 序数通常记为 t(i1.i2 in ) 奇排列：逆序数为奇数的排列. 偶排列：逆序数为偶数的排列.
思考题：符合标准次序的排列是奇排列还是偶排列？ 答：符合标准次序的排列（例如：123）的逆序数 等于零，因而是偶排列.
3
第一章
• 内容提要
行列式 •行列式是线性代 数的一种工具！ •学习行列式主要 就是要能计算行列 式的值.
§1 二阶与三阶行列式
§2 全排列及其逆序数 行列式的概念.
§3 n 阶行列式的定义
§4 对换 （选学内容）
§5 行列式的性质
线性代数-工程版(同济大学第六版)ppt课件
2
二、历史与发展
线性代数作为一个独立的分支在20世纪才 形成，而它的历史却非常久远。“鸡兔同笼” 问题就是一个简单的线性方程组求解的问题。 最古老的线性问题是线性方程组的解法，在中 国古代东汉年初成书的数学著作《九章算术·方 程》章中，已经作了比较完整的叙述，其中所 述方法实质上相当于现代的对方程组的增广矩 阵的行施行初等变换，消去未知量的方法。
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
注意：对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
27
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a31 a32 a33 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
称为三阶行列式.
二阶行列式的对角线法则 并不适用！
26
2. 三阶行列式的计算 ——对角线法则/三角形法则
a11 a12 a13 D a21 a22 a23
a31 a32 a33
实线上的三个元素的乘积冠正号， 虚线上的三个元素的乘积冠负号.
D1 D
x2
a11b2 a11a22
b1a21 a12a21
D2 D
24
例1
求解二元线性方程组
3 x1 2 2 x1
x2 x2
12 1
3 2
解 因为 D
3 (4) 7 0
21
12 2
D
12 (2) 14
11 1
3 12
D
3 24 21
2 21
所以
x1
二、历史与发展
线性代数作为一个独立的分支在20世纪才 形成，而它的历史却非常久远。“鸡兔同笼” 问题就是一个简单的线性方程组求解的问题。 最古老的线性问题是线性方程组的解法，在中 国古代东汉年初成书的数学著作《九章算术·方 程》章中，已经作了比较完整的叙述，其中所 述方法实质上相当于现代的对方程组的增广矩 阵的行施行初等变换，消去未知量的方法。
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
注意：对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
27
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a31 a32 a33 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
称为三阶行列式.
二阶行列式的对角线法则 并不适用！
26
2. 三阶行列式的计算 ——对角线法则/三角形法则
a11 a12 a13 D a21 a22 a23
a31 a32 a33
实线上的三个元素的乘积冠正号， 虚线上的三个元素的乘积冠负号.
D1 D
x2
a11b2 a11a22
b1a21 a12a21
D2 D
24
例1
求解二元线性方程组
3 x1 2 2 x1
x2 x2
12 1
3 2
解 因为 D
3 (4) 7 0
21
12 2
D
12 (2) 14
11 1
3 12
D
3 24 21
2 21
所以
x1
同济大学线性代数课件__第二章
2 4 4 9
线性方程组与矩阵的对应关系
2
定义1 由 m n 个数 a ij (i 1,2, , m; j 1,2, , n)
排成的m行n列的数表，
a11 a21 am 1 a12 a22 a1n a2 n
am 2 amn
称为m行n列矩阵. 简称m n矩阵.
13
y1 1 x1 y x 2 2 2 yn n x n
§2 矩阵的基本运算
一、 矩阵的加法
定义2 设有两个 m n 矩阵 A (aij ), B (bij ), 那末矩阵 A与B 的和记作A+B，规定为
a11 b11 a12 b12 a21 b21 a22 b22 A B a b m 1 m 1 am 2 bm 2
12
线性变换与矩阵之间的对应关系. 恒 等 变 换
y1 x1 , y x , 2 2 yn x n
1 0 0 0 1 0 单 位 阵 0 0 1
1 2 n
23
1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2 2 2 3 1 1 1 3 3 3 1 2 3 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 3 1 2 3 1 1 1 3
16
矩阵加法满足的运算规律:
1 交换律：A B B A. 2 结合律： A B C A B C . 3 A O A 4 A A O .
17
二、数与矩阵相乘
定义3 数与矩阵A的乘积记作A或A , 规定为
线性代数-同济大学(更新版)课件
思考题：符合标准次序的排列是奇排列还是偶排列？ 答：符合标准次序的排列（例如：123）的逆序数 等于零，因而是偶排列.
计算排列的逆序数的方法
设 p1 p2 pn是 1, 2, …, n 这n 个自然数的任一排列，并
规定由小到大为标准次序.
先看有多少个比 p1大的数排在 p1 前面，记为 t1； 再看有多少个比 p2大的数排在 p2前面，记为 t2;
解：
a11 0 0 0
0 D1 0
a22 0 0 a33
0 0 a11a22a33a44
0 0 0 a44
0 0 0 a14
0 D2 0
0 a23 a32 0
0 0 (1)t(4321) a14a23a33a41 a14a23a33a41
a41 0 0 0
其中 t(4321) 0 1 2 3 3 4 6. 2
线性代数 (Linear Algebra)
为什么要学习线性代数？
1.学分 2.考研
3.线性代数在各学科中的应用： 计算机学科中：电子工程中电路分析、线性信号系统分析、数字滤波
器分析设计、IC集成电路设计、光电及射频工程中光调制器分析研制 需要张量矩阵,手机信号处理、图像处理等时等需要线代；
二、n 阶行列式的定义a1来自 a12a1nD a21 a22
a2n
(1) a a t( p1 p2 pn ) 1 p1 2 p2
p1 p2 pn
anpn
an1 an2
ann
简记作 det(a，ij )
1. n 阶行列式共有 n! 项．
其中a为ij 行列式D的(i, j)元
2. 每一项都是位于不同行不同列的 n 个元素的乘积．
计算排列的逆序数的方法
设 p1 p2 pn是 1, 2, …, n 这n 个自然数的任一排列，并
规定由小到大为标准次序.
先看有多少个比 p1大的数排在 p1 前面，记为 t1； 再看有多少个比 p2大的数排在 p2前面，记为 t2;
解：
a11 0 0 0
0 D1 0
a22 0 0 a33
0 0 a11a22a33a44
0 0 0 a44
0 0 0 a14
0 D2 0
0 a23 a32 0
0 0 (1)t(4321) a14a23a33a41 a14a23a33a41
a41 0 0 0
其中 t(4321) 0 1 2 3 3 4 6. 2
线性代数 (Linear Algebra)
为什么要学习线性代数？
1.学分 2.考研
3.线性代数在各学科中的应用： 计算机学科中：电子工程中电路分析、线性信号系统分析、数字滤波
器分析设计、IC集成电路设计、光电及射频工程中光调制器分析研制 需要张量矩阵,手机信号处理、图像处理等时等需要线代；
二、n 阶行列式的定义a1来自 a12a1nD a21 a22
a2n
(1) a a t( p1 p2 pn ) 1 p1 2 p2
p1 p2 pn
anpn
an1 an2
ann
简记作 det(a，ij )
1. n 阶行列式共有 n! 项．
其中a为ij 行列式D的(i, j)元
2. 每一项都是位于不同行不同列的 n 个元素的乘积．
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解 方程左端 D 3 x 2 4 x 1 9 x 8 2 x 2 12 x25x6,
由 x25x60得
x2或 x3.
§2 全排列及其逆序数
问题 把 n 个不同的元素排成一列，共有多少种不同的 排法？
定义 把 n 个不同的元素排成一列，叫做这 n 个元素 的全排列. n 个不同元素的所有排列的种数，通常用 Pn 表示.
解 按对角线法则，有
D1 2 ( 2 ) 2 1 ( 3 ) ( 4 ) ( 2 ) 4 1 1 4 2 ( 2 ) ( 2 ) ( 4 ) 2 ( 3 )
4 6 3 4 2 8 24 1.4
例3 求解方程 1 1 1
2 3 x 0. 4 9 x2
4
§1 二阶与三阶行列式
我们从最简单的二元线性方程组出发，探 求其求解公式，并设法化简此公式.
一、二元线性方程组与二阶行列式
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
由消元法，得
( a a a a ) x b a a b 12 12 12 21 1 1 22 12 2
( a 1 a 2 1 2 a 1 a 2 2 ) x 1 2 a 1 b 2 1 b 1 a 21
当 a 1a 1 2 2a 1a 时2 2，1 该0 方程组有唯一解
x b1a22a12b2
1 a a a a
11 22
12 21
x2
a11b2 b1a21 a11a22a12a21
二元线性方程组
D1
b1 b2
a12 a22
D2
a11 a 21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
x1
b1a22 a11a22
a12b2 a12a21
D1 D
x2
a11b2b1a21 a11a22a12a21
D2 D
例1
求解二元线性方程组
32x1x1 2xx22
12 1
3 2
解 因为 D
3 ( 4 ) 7 0
对于n 个不同的元素，可规定各元素之间的标准次序. n 个不同的自然数，规定从小到大为标准次序.
定义 当某两个元素的先后次序与标准次序不同时， 就称这两个元素组成一个逆序.
相减而得.
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
其求解公式为
x
1
x
2
b1a 22 a11a 22 a11b2 a11a 22
a12b2 a12 a 21 b1a 21 a12 a 21
原则：横行竖列
我们引进新的符号来表示“四个 数分成两对相乘再相减”.
21
122
D11
12 (2)14 1
3 12
D2 2
32421 1
所以
x1
D1 D
14 7
2,
x2
D2 D
213 7
二、三阶行列式
定义 设有9个数排成3行3列的数表
a11 a12 a13
a 21 a 22 a 23
引进记号
a 31 a 32 a 33
原则：横行竖列
主对角线 a 1 1 a 1 2 a 1 3
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
求解公式为
x
1
x
2
b1a 22 a11a 22 a11b2 a11a 22
a12b2 a12 a 21 b1a 21 a12 a 21
请观察，此公式有何特点？ ➢分母相同，由方程组的四个系数确定. ➢分子、分母都是四个数分成两对相乘再
线性代数（第五版）
2013.12.14修改汇总
修改人：xiaobei93521
在以往的学习中，我们接触过二 元、三元等简单的线性方程组.
但是，从许多实践或理论问题里 导出的线性方程组常常含有相当 多的未知量，并且未知量的个数 与方程的个数也不一定相等.
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形. 在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
二阶行列式的计算 ——对角线法则
主对角线 a 1 1 副对角线 a 2 1
a 12 a 22
a11a22a12a21
即：主对角线上两元素之积－副对角线上两元素之积
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
若令
D a11 a12 a21 a22
(方程组的系数行列式)
3
第一章
行列式 •行列式是线性代 数的一种工具！
• 内容提要
•学习行列式主要 就是要能计算行列 式的值.
§1 二阶与三阶行列式
§2 全排列及其逆序数 行列式的概念.§3 n 阶行列式的定义§4 对换 （选学内容）
§5 行列式的性质
行列式的性质及计算.
§6 行列式按行（列）展开
§7 克拉默法则 —— 线性方程组的求解.
a31 a32 a33
实线上的三个元素的乘积冠正号， 虚线上的三个元素的乘积冠负号.
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
注意：对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
1 2 -4
例2 计算行列式 D -2 2 1
-3 4 -2
a 11 a 12 数表 a 2 1 a 2 2
a 11 a12 记号 a 2 1 a 2 2
表达式 a11a22称a12为a2由1 该
数表所确定的二阶行列式，即
Da11 a21
a12 a22
a11a22a12a21
其中，aij(i1,2;j1,2)称为元素.
i 为行标，表明元素位于第i 行； j 为列标，表明元素位于第j 列.
a 2 1 a 2 2 a 2 3
a11a22a33a12a23a31a13a21a32
副对角线 a 3 1 a 3 2 a 3 3
a13a22a31a12a21a33a11a23a32
称为三阶行列式.
二阶行列式的对角线法则 并不适用！
三阶行列式的计算 ——对角线法则
a11 a12 a13 D a21 a22 a23
显然 P n n ( n 1 ) ( n 2 ) L 3 2 1 n !
即n 个不同的元素一共有n! 种不同的排法.
3个不同的元素一共有3! =6种不同的排法
123，132，213，231，312，321
所有6种不同的排法中，只有一种排法 （123）中的数字是按从小到大的自然 顺序排列的，而其他排列中都有大的 数排在小的数之前. 因此大部分的排列都不是“顺序”， 而是“逆序”.
由 x25x60得
x2或 x3.
§2 全排列及其逆序数
问题 把 n 个不同的元素排成一列，共有多少种不同的 排法？
定义 把 n 个不同的元素排成一列，叫做这 n 个元素 的全排列. n 个不同元素的所有排列的种数，通常用 Pn 表示.
解 按对角线法则，有
D1 2 ( 2 ) 2 1 ( 3 ) ( 4 ) ( 2 ) 4 1 1 4 2 ( 2 ) ( 2 ) ( 4 ) 2 ( 3 )
4 6 3 4 2 8 24 1.4
例3 求解方程 1 1 1
2 3 x 0. 4 9 x2
4
§1 二阶与三阶行列式
我们从最简单的二元线性方程组出发，探 求其求解公式，并设法化简此公式.
一、二元线性方程组与二阶行列式
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
由消元法，得
( a a a a ) x b a a b 12 12 12 21 1 1 22 12 2
( a 1 a 2 1 2 a 1 a 2 2 ) x 1 2 a 1 b 2 1 b 1 a 21
当 a 1a 1 2 2a 1a 时2 2，1 该0 方程组有唯一解
x b1a22a12b2
1 a a a a
11 22
12 21
x2
a11b2 b1a21 a11a22a12a21
二元线性方程组
D1
b1 b2
a12 a22
D2
a11 a 21
b1 b2
则上述二元线性方程组的解可表示为
x1
b1a22 a11a22
a12b2 a12a21
D1 D
x2
a11b2b1a21 a11a22a12a21
D2 D
例1
求解二元线性方程组
32x1x1 2xx22
12 1
3 2
解 因为 D
3 ( 4 ) 7 0
对于n 个不同的元素，可规定各元素之间的标准次序. n 个不同的自然数，规定从小到大为标准次序.
定义 当某两个元素的先后次序与标准次序不同时， 就称这两个元素组成一个逆序.
相减而得.
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
其求解公式为
x
1
x
2
b1a 22 a11a 22 a11b2 a11a 22
a12b2 a12 a 21 b1a 21 a12 a 21
原则：横行竖列
我们引进新的符号来表示“四个 数分成两对相乘再相减”.
21
122
D11
12 (2)14 1
3 12
D2 2
32421 1
所以
x1
D1 D
14 7
2,
x2
D2 D
213 7
二、三阶行列式
定义 设有9个数排成3行3列的数表
a11 a12 a13
a 21 a 22 a 23
引进记号
a 31 a 32 a 33
原则：横行竖列
主对角线 a 1 1 a 1 2 a 1 3
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
求解公式为
x
1
x
2
b1a 22 a11a 22 a11b2 a11a 22
a12b2 a12 a 21 b1a 21 a12 a 21
请观察，此公式有何特点？ ➢分母相同，由方程组的四个系数确定. ➢分子、分母都是四个数分成两对相乘再
线性代数（第五版）
2013.12.14修改汇总
修改人：xiaobei93521
在以往的学习中，我们接触过二 元、三元等简单的线性方程组.
但是，从许多实践或理论问题里 导出的线性方程组常常含有相当 多的未知量，并且未知量的个数 与方程的个数也不一定相等.
我们先讨论未知量的个数与方程 的个数相等的特殊情形. 在讨论这一类线性方程组时，我 们引入行列式这个计算工具.
二阶行列式的计算 ——对角线法则
主对角线 a 1 1 副对角线 a 2 1
a 12 a 22
a11a22a12a21
即：主对角线上两元素之积－副对角线上两元素之积
二元线性方程组
aa1211xx11
a12 x2 a22 x2
b1 b2
若令
D a11 a12 a21 a22
(方程组的系数行列式)
3
第一章
行列式 •行列式是线性代 数的一种工具！
• 内容提要
•学习行列式主要 就是要能计算行列 式的值.
§1 二阶与三阶行列式
§2 全排列及其逆序数 行列式的概念.§3 n 阶行列式的定义§4 对换 （选学内容）
§5 行列式的性质
行列式的性质及计算.
§6 行列式按行（列）展开
§7 克拉默法则 —— 线性方程组的求解.
a31 a32 a33
实线上的三个元素的乘积冠正号， 虚线上的三个元素的乘积冠负号.
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32 a13a22a31a12a21a33 a11a23a32
注意：对角线法则只适用于二阶与三阶行列式.
1 2 -4
例2 计算行列式 D -2 2 1
-3 4 -2
a 11 a 12 数表 a 2 1 a 2 2
a 11 a12 记号 a 2 1 a 2 2
表达式 a11a22称a12为a2由1 该
数表所确定的二阶行列式，即
Da11 a21
a12 a22
a11a22a12a21
其中，aij(i1,2;j1,2)称为元素.
i 为行标，表明元素位于第i 行； j 为列标，表明元素位于第j 列.
a 2 1 a 2 2 a 2 3
a11a22a33a12a23a31a13a21a32
副对角线 a 3 1 a 3 2 a 3 3
a13a22a31a12a21a33a11a23a32
称为三阶行列式.
二阶行列式的对角线法则 并不适用！
三阶行列式的计算 ——对角线法则
a11 a12 a13 D a21 a22 a23
显然 P n n ( n 1 ) ( n 2 ) L 3 2 1 n !
即n 个不同的元素一共有n! 种不同的排法.
3个不同的元素一共有3! =6种不同的排法
123，132，213，231，312，321
所有6种不同的排法中，只有一种排法 （123）中的数字是按从小到大的自然 顺序排列的，而其他排列中都有大的 数排在小的数之前. 因此大部分的排列都不是“顺序”， 而是“逆序”.