考研数学《线性代数》考点知识点总结

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n
aki Akj
k 1
Dij
D, 0,
当i 当i
j, n
j;

k 1
aik
Ajk
Dij
D, 0,
当i 当i
j, j; 其中ij
1, 0,
当i j, 当i j.
1 1 1 1
范德蒙德 行列式:
x1 Dn x12
x2 x22
x3 x32
x n 1 1
x n 1 2
x n 1 3
xn xn2 = (xi x j ) .证明用数学归纳法.
A
0
A2
0
A11
,若
A
0 ,则 A1
As
0
A
1 2
0
A
1 s
性质: A A1 A2 As ,且 Ai 0 (i 1,2, , s) ,则 A 0 .
行向量:
α1T
A mn
α
T 2

α
T m
αiT (ai1, ai2, , ain )
列向量:
A (a1, a2 , , an )
线性方程组有解,称它相容;无解,就称 它不相容.
(iii)有无限多解的充分必要条件是 R( A) R( A, b) n .
线性方程组 Ax b 有解的充要条件是 R(A) R(A, b) .
n 元齐次线性方程组 Ax 0 有非零解的充要条件是 R(A) n .
矩阵方程 AX B 有解的充要条件是 R(A) R(A, B) .
定理 2: n 阶行列式可定义为 D (1)t a a p11 p2 2 apnn = (1)t a1p1 a2 p2 anpn .
1.D=DT,DT 为 D 转置行列式.(沿副对角线翻转,行列式同样不变)
2.互换行列式的两行(列),行列式变号.
推论:两行(列)完全相同的行列式等于零.
记作: ri rj ( ci c j ) D D .
An1
An2
Ann
Aij 为行列式 A 中对应元素的
代数余子式.
AA* A*A A E
方阵行列式的运算规律:
1. AT A ; 2. A n A ; 3. AB A B , A A1 1.
逆矩阵: 若 AB BA E ,则 A 可逆,且称 B 为 A 的逆矩阵,记 B = A -1, A 的逆阵是唯一的.
定理 1: 若矩阵 A 可逆,则 A 0 .
定理 2:
若 A 0 ,则矩阵 A 可逆,且 A1 1 A* . A
奇异矩阵: 当 A 0 时, A 称为奇异矩阵. 矩阵 A 可逆的充要条件: A 0 ,即矩阵 A 是非奇异矩阵。
运算规律: 1. (A1)1 A ;2. (A)1 1 A1 ;3. (AB)1 B1A1 ;4. (AT )1 (A1)T .
a1 j
aj
a2 j
amj
1α1T
Λ m A mn

T 2

T m
AΛn (1a1, 2a2 , , nan )
第三章 矩阵的初等变换与线性方程组
若 ATA 0, 则A0.
矩阵的初等变换: 初等行(列)变换:1. ri rj ( ci cj );2. ri k ( ci k )( k 0 );3. ri krj ( ci kcj ). 矩阵间等价: 行等价: A ~r B ;列等价: A ~c B ;等价: A ~ B .(矩阵 A 经有限次初等变换变成矩阵 B)
·
·
·
Y
CA1
A C
c ~
E CA1
或Y
T
(CA1 )T
( AT )1 C T
r
( AT ,C T ) ~(E, ( AT )1C T )
矩阵的 秩:
定义: 矩阵秩的
性质:
定理 4:
定理 5: 定理 6: 定理 7: 定理 8: 定理 9:
标准型 F 中非零行的行数 r,记 R(A).且 r+1 阶子 矩阵 A 的 取 A 中 k 行与 k 列交叉处的 k2 个元素且
矩阵转置: 若 Α (aij ) ,则 ΑT (a ji ) (A B)T AT BT ,(AB)T BTAT 若 A AT , A 为对称阵
方阵的行列式: n 阶方阵 A 元素构成的行列式,记 A 或 det A .
A11 A21
伴随矩阵:
A*
A12 A1n
A22 A2n
t 1
t 为奇数奇排列, t 为偶数偶排 列, t 0 标准排列。
n 阶行列 式:
a11 a12
D
det(aij )
a21
a22
a1n
a2n
= (1)t a1p1 a2 p2
anpn
t 为列标排列的逆序数.
an1 an2 ann
定理 1: 排列中任意两个元素对换,排列改变奇偶性 推论:奇(偶)排列变为标准排列的对换次数为奇(偶)数
注:任何 n 阶行列式总能利用行运算 ri+krj 化为上(下)三角行列式.
对角行列式
上 D(下 DT)三角形行列式
1 2
0
0
1
12 n ,
2
n ( n 1)
(1) 2 12 n
a11 D a21 a22
0 a11a22 ann
0
n
n
0
an1 an2 ann
大学数学
a11 若对 D ak1 c11 ck1
设 AB C ,则 R(C) min{R(A), R(B)}.
矩阵方程 Amn X nl O 只有零解的充要条件是 R(A) n .
第四章 向量组的线性相关性
注:列向量用黑体小写字母 a 、 b 、 α 、 β 等表示,行向量则用 aT 、 bT 、 αT 、 βT 等表示,若无指明均当列向量.
ni j1
x n 1
n
克拉默法 则:
a11x1 a12 x2 a1n xn b1,
设方程组
a21x1
a22 x2
a2n xn
b2 , ,若
D
an1x1 an2 x2 ann xn bn
a11 an1
a1n 0 ,则方程组有惟一解: ann
x1
D1 D
, x2
D2 D
大学数学
行阶梯型矩阵: 阶梯线下为零,一行一台阶,竖线后非零元。 行最简形矩阵:竖线后非零元为 1,同列其它元为 0.
标准型: 初等矩阵:
F
Er 0
0 0 mn

F
Er
矩阵 Amn 经初等变换总能化为标准型 F .
等价类:所有等价矩阵组成的集合,标准型为其中形状最简单矩阵。
单位矩阵 E 经一次初等变换所得矩阵 E(f)(f 为变换规则):
二元线性 方程组:
aa1211xx
a12 y a22 y
b1 b2
第一章 行列式
D a11 a21
a12 a22
, D1
b1 b2
a12 a22
, D2
a11 a21
b1 b2
x D1 , y D2
D
D
排列的逆 序数:
n
t ti ( ti 为排列 p1 p2 pn 中大于 pi 且排于 pi 前的元素个数)
第二章 矩阵及其运算
n 阶单位矩阵(单位阵):
对角矩阵(对角阵):
纯量阵:
1 0 0
E
0 0
1 0
0 1
EA AE A .
λ1 0 0
Λ
0 0
λ2 0
0 λn
另可记作 Λ diag(1,2, ,n ) .
λ 0 0
E
0 0
λ 0
0 λ
(E)A A , A(E) A .
⑤max{R(A),R(B)}≤R(A,B)≤R(A)+R(B),特例,当 B=b 为列向量时,有 R(A)≤R(A,b)≤R(A)+1;
⑥R(A+B)≤R(A)+R(B); ⑦R(AB)≤min{R(A),R(B)}; ⑧若 Am×nBn×l=0,则 R(A)+R(B)≤n.
n 元线性方程组 Ax b (i)无解的充分必要条件是 R(A) R(A, b) ; (ii)有惟一解的充分必要条件是 R( A) R( A, b) n ;
1.E(i, j) :ri rj ( ci cj );2.E (i(k )) :ri k ( ci k () k 0 );3.E(ij(k)) :ri krj ( kci cj ).
定理 1: 定理 2:
重要性质:
矩阵 A 初等行变换,初等矩阵左乘 E(f)A;初等列变换,初等矩阵右乘 AE(f).
2n
余子式: n 阶行列式中把 aij 所在的第 i 行和第 j 列去掉后,余下 n-1 阶行列式. 代数余子式: Aij (1)i j Mij
引理: n 阶行列式 D 中,若第 i 行所有元素除 aij 外都为零,则有 D aij Aij .
定理 3: (代数余子 式性质)
行列式等于它的任一行(列)的各元素与其对应的代数余子式乘机之和. 推论:行列式某一行(列)的元素与另一行(列)的对应元素的代数余子式乘机之和等于零.
方阵 A 可逆的充要条件:存在有限个初等矩阵 E1(f)。E2(f),…,El(f),使 A=E1(f)E2(f)…El(f).
推论 1:方阵 A 可逆 A ~r E . 推论 2: A ~ B 存在可逆矩阵 P 与 Q,使 PAQ=B.
方阵 A 可逆,则(A,E)~r (E,·A-1). (A,B)~r (E,A-1B), Ax b ,x=A-1b (A,b)~r (E,x)
矩阵与矩 阵相乘:
若 Α (aij ) 是一个 m s 矩阵, B (bij ) 是一个 s n 矩阵,且 C AB ,则 C (cij ) 是一个 mn 矩阵,
大学数学
且 cij ai1b1 j ai2b2 j aisbsj (i 1,2, , m ; j 1,2, , n) .若 AB BA ,称 A 与 B 是可交换的.
( A) P( Λ)P 1 .
( A) diag((1),(2 ), ,(n )) .
加减相乘与矩阵相同。
பைடு நூலகம்
分块矩阵 的运算规 律:
A11 若A
A
s1
A1r ,
A sr
A1T1 则 AT
A
T s1
A1Tr
A
T sr
分块对角矩阵:(其中 A 以及 Ai 均为方阵)
A1
,
, xn
Dn D
,其中 D j
a11
a1, j1 b1 a1, j1
a1n
( j 1,2, , n) .
an1 an, j1 bn an, j1 ann
定理 4: 若上线性方程组的系数行列式 D 0 ,则方程组一定有惟一解;若无解或有两个不同解,则 D 0 .
定理 5: 若齐次线性方程组(bn=0)的系数行列式 D 0 ,则齐次线性方程组无非零解;若有非零解,则 D 0 .
式全等于零,r 阶非零子式称 A 的最高阶非零子式。 k 阶子式: 不改变对应位置组成的 k 阶行列式。
零矩阵的秩为 0;满秩矩阵(可逆矩阵),降秩矩阵(不可逆即奇异矩阵)。
①0≤R(Am×n)≤min{m,n}; ②R(AT)=R(A); ③若 A ~ B ,则 R(A)=R(B); ④若 P、Q 可逆,则 R(PAQ)=R(A);
a1i a1n a2i a2n
an1 an2 (ani ani ) ann
an1 an2 ani ann an1 an2 ani ann
上式为列变换,行变换同样成立.
6.把行列式的某一列(行)的各元素乘以同一数然后加到另一列(行)对应的元素上去,行列式不变.
记作: ci ci kcj ( ri ri krj ), D 不变.
则有 D=D1D2.
a1k akk c1k b11 ckk bk1
a11
D1 det(aij )

b1k
ak1 b11
D2 det(bij )
bkk
bn1
a1k
akk , b1n
bnn
a
b
ab
若 2n 阶行列式 D2n
cd

有 D2n=(ad-bc)n.
c d
记作: ri rj ( ci c j ) D D 0 .
3.行列式乘以 k 等于某行(列)所有元素都乘以 k. 推论:某一行(列)所有元素公因子可提到行列式的外面.
记作: kD ri k ( kD ci k ).
记作: kD ri k ( kD ci k ).
行列式的 性质:
矩阵 A 的 m 次多项式: (A) a0E a1A a1A2 amAm (A) f (A) f (A)(A) ,多项式可相乘或分解因式
1.若 A PΛP 1,则 Ak PΛk P1 , 2. Λ diag(1, 2 , , n ) (对角阵),则 Λk diag(1k , k2, , kn ) ,
4.两行(列)元素成比例的行列式为零.记作: rj ri k ( cj ci k ) D 0 .
a11 a12 5. D a21 a22
(a1i a1i ) a1n
a11 a12
(a2i a2i ) a2n D a21 a22
a1i a1n a11 a12 a2i a2n a21 a22
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