【强烈推荐】线性代数各章知识点及脉络图(含例题)-预习必备

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一、行列式

知识结构网络图

概念

性质

展开式

计算

证明

0A =

应用

经转置行列式的值不变;

某行有公因数k ,可把k 提到行列式外;

某行所有元素都是两个数的和,则可写成两个行列式之和; 两行互换行列式变号;

某行的k 倍加至另一行.行列式的值不变;

不同行、不同列的n 个元素之积的代数和

1n

n ik ik k D a A ==∑(按i 行展开)

1

n

n kj kj k D a A ==∑(按j 行展开)

余子式、代数余子式

给定(i ,j )元的值

未给定(i ,j )元的值

化三角形-加边法、爪型行列式;

公式法-特殊行列式、范德蒙德行列式; 递推、数学归纳法;等

用行列式性质计算; 用矩阵性质计算; 用方阵的特征值;等

克拉默法则;

判断方阵的可逆,利用伴随几种求逆矩阵; 线性相关性的判定;

求矩阵的秩,并判断线性方程组的解存在情况; 求方阵的特征值。

()n n R n ⨯

0是方阵A 的特征值;

=-A A

列式

行列式是线性代数中的重要工具,在求解线性方程组、求逆矩阵、判断向量组的线性相关性、求矩阵的特征值、判断二次型的正定性等方面都要用到.本章的重点是应用行列式的性质和展开定理计算行列式.行列式的计算除了利用性质及展开定理外,还有三角化法、升阶法、递推法和数学归纳法等,计算方法多,技巧性强,这是难点所在.要掌握好这些方法,首先必须具体分析所求行列式元素分布的规律,针对其特点采取适当的方法;其次是要注意总结、积累经验,不断提高运算能力.

行列式的性质

【例】:已知531,252,234都是9的倍数,利用行列式的性质(而不是展开),证明522

353124

也是

9的倍数。

解答:522

3

53124231321010r r ,r r ++522

35353125223413

9r 522

9353582726

【例】:如果除最后一行外,从每一行减去后面的一行,而从最后一行减去原先的第一行,问行列式值如何变化?

解答:设原行列式为

⎪⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=n A αα 1det ,则新的行列式为⎪⎪⎪

⎪⎪⎪⎭

⎝⎛----=-113

221det ααααααααn n n B

, ()00,,3,2det 11321113221=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭

⎝⎛---=+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=--ααααααααααααααn n n i n n n n i r r B

特殊行列式

1、(主)对角行列式、上(下)三角行列式

11

11

11111122

112222

111

11

11

n

ii

i nn

nn

nn

a a a a a a a a a a a a a a a a ===

=∏

2、(次)对角行列式、上(下)三角行列式

()

()12

1111

1121221

2121

1

1

1

1

1

1n n n n

n n n

,n ,n ,n ,n ii

i n n,n nn

n n a a a a a a a a a a a

a a a a a ----=-===-∏

3、分块三角行列式 形式简记为:

*=

=⨯*

A O A A

B B

O B

()

1k n

⨯*=

=-⨯*

O A A

A B B

B O

4、范德蒙德行列式

()2111121

1

212

222

2221

2121211111

1

1

1

2

1

121111111,,

,11n n n n n n n n n n n n n n n n n n n

n n x x x x x x x x x x f x x x x x x x x x x x x x x x x x --------------==

()()121

,,,n i

j

n i j f x x x x x ≥>≥=-∏ ()()()

()()121

3

21121

21

11

,,

,n n

j n j j j n j n j j j f x x x x

x x

x x

x x x --≥≥-≥≥≥≥≥≥=

-⋅

---∏∏∏∏

()()

()()1221n n n n n n x x x x x x x x --=----

()()()()

()()()

12131211323121n n n n n n x x x x x x x x x x x x x x -------------

认识范德蒙德行列式

可以将n 阶范德蒙德行列式看成式关于n 个变量12,,,n x x x 的函数,即()12,,,n n D f x x x =。此

种类型行列式具有如下三个特点:

○1从列的角度看:第j 列元素从上到下依次为同一个变量j

x 的零次幂、1次幂、…、n -1次幂,1,2,,j n =;

○2从行的角度看:第i 行元素是从左往右依次为12,,,n x x x 的i -1次幂,1,2,

,i n =

○3从结果看:()()12

1

,,,n i

j

n i j f x x x x x ≥>≥=

-∏是关于变量1

2

,,

,n x x x 的()1

12

n n -次齐次函数;而

且该齐次函数可以分解为

()1

12

n n -个一次因式()i j x x -之积,其中1n i j ≥>≥,即脚标大者与脚标小者之差。(说明:i 可以取值为1,2,,n ,例当i 取值为4时,j 只可以取值为3、2、1,即区间

[]1,1i -中的每一个整数)

当给定具体的范德蒙德行列式时,可能变量采用不同的名称,或者是已经赋予具体的值。 参见“范德蒙德行列式专辑”

认识余子式(Minor )和代数余子式(Algebraic Minor ),及其之间的关系

()ij det a 的()i,j 元ij a 的余子式ij M 和代数余子式ij A ,仅与位置()i,j 有关,ij a 的取值如何并不影响

其余子式ij M 和代数余子式ij A 的取值。()

1i j

ij ij +=-A M ,代数余子式即为带符号的余子式。

利用教材P21例13深入理解余子式和代数余子式及其关系。

【例】:已知4阶行列式D 中,第一行元素分别为1,2,0,-4;第三行的4个元素的余子式分别为:313233346192M ,M x,M ,M ====。求x 的值。

解答:11311232133314340a A a A a A a A +++=,所以有313234240M M M -+=,

62420x -+⨯=,所以7x =。

【例】:

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