高等代数(北大版)第2章习题参考答案
高等代数二练习题答案
高等代数二练习题答案一、多项式运算1. 给定多项式 \( p(x) = x^3 - 3x^2 + 2x - 1 \) 和 \( q(x) =x^2 + 1 \)，求 \( p(x) \) 除以 \( q(x) \) 的商和余数。
2. 计算多项式 \( r(x) = 2x^3 - 5x^2 + 7x - 3 \) 和 \( s(x) =x - 2 \) 的乘积。
3. 证明多项式 \( t(x) = x^4 - 5x^3 + 6x^2 + 8x - 9 \) 可以分解为两个二次多项式的乘积。
二、矩阵运算1. 给定矩阵 \( A = \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4\end{bmatrix} \) 和 \( B = \begin{bmatrix} 5 & 6 \\ 7 & 8\end{bmatrix} \)，求矩阵 \( A \) 与 \( B \) 的乘积。
2. 若矩阵 \( C = \begin{bmatrix} 0 & 1 \\ -1 & 0 \end{bmatrix} \)，求 \( C \) 的逆矩阵。
3. 判断矩阵 \( D = \begin{bmatrix} 2 & 1 \\ 1 & 2\end{bmatrix} \) 是否可对角化，并给出相应的对角矩阵。
三、线性方程组1. 解线性方程组：\[\begin{align*}x + 2y - z &= 1 \\3x - y + 2z &= 0 \\2x + y + z &= -1\end{align*}\]2. 判断下列线性方程组是否有唯一解：\[\begin{align*}x + y &= 3 \\2x + 2y &= 6\end{align*}\]3. 用克拉默法则解线性方程组：\[\begin{align*}x - y + z &= 2 \\2x + y - z &= 1 \\-x + 2y + z &= 3\end{align*}\]四、特征值与特征向量1. 求矩阵 \( E = \begin{bmatrix} 4 & 2 \\ 1 & 3 \end{bmatrix} \) 的特征值和对应的特征向量。
(完整版)高等代数(北大版第三版)习题答案II
证 1）作变换 ，即
，
则
。
因为 是正定矩阵，所以 是负定二次型。
2） 为正定矩阵，故 对应的 阶矩阵也是正定矩阵，由1）知
或 ，
从而
，
令
，
则
。
由于 是正定的，因此它的 级顺序主子式 ，从而 的秩为 。
即证 。
3．设
。
其中 是 的一次齐次式，证明： 的正惯性指数 ，负惯性指数 。
证 设 ，
的正惯性指数为 ，秩为 ，则存在非退化线性替换
，
使得
。
下面证明 。采用反证法。设 ，考虑线性方程组
，
该方程组含 个方程，小于未知量的个数 ，故它必有非零解 ，于是
，
上式要成立，必有
， ，
这就是说，对于 这组非零数，有
， ，
这与线性替换 的系数矩阵非退化的条件矛盾。所以
。
同理可证负惯性指数 ，即证。
4．设
是一对称矩阵，且 ，证明：存在 使 ，其中 表示一个级数与 相同的矩阵。
证 只要令 ，则 ，
注意到
， ，
则有
。
即证。
5．设 是反对称矩阵，证明： 合同于矩阵
。
设 的秩为 ，作非退化线性替换 将原二次型化为标准型
，
其中 为1或-1。由已知，必存在两个向量 使
和 ，
故标准型中的系数 不可能全为1，也不可能全为-1。不妨设有 个1， 个-1，
且 ，即
，
这时 与 存在三种可能：
， ，
下面仅讨论 的情形，其他类似可证。
令 ， ， ，
则由 可求得非零向量 使
，
即证。
证 采用归纳法。当 时， 合同于 ，结论成立。下面设 为非零反对称矩阵。
高等代数(北大版第三版)习题答案II 2
第六章 线性空间1.设,N M ⊂证明：,MN M MN N ==。
证 任取,M ∈α由,N M ⊂得,N ∈α所以,N M ∈α即证M NM ∈。
又因,M N M ⊂ 故M N M =。
再证第二式，任取M ∈α或,N ∈α但,N M ⊂因此无论哪 一种情形，都有,N ∈α此即。
但,N M N ⊂所以MN N =。
2.证明)()()(L M N M L N M =，)()()(L M N M L N M =。
证 ),(L N M x ∈∀则.L N x M x ∈∈且在后一情形，于是.L M x N M x ∈∈或所以)()(L M N M x ∈，由此得)()()(L M N M L N M =。
反之，若)()(L M N M x ∈，则.L M x N M x ∈∈或 在前一情形，,,N x M x ∈∈因此.L N x ∈故得),(L N M x ∈在后一情形，因而,,L x M x ∈∈x NL ∈，得),(L N M x ∈故),()()(L N M L M N M ⊂于是)()()(L M N M L N M =。
若x M NL M N L ∈∈∈（），则x ，x 。
在前一情形X x M N ∈， X ML ∈且，x MN ∈因而（）（M L ）。
,,N L x M N X M L M N M M N MN ∈∈∈∈∈⊂在后一情形，x ,x 因而且，即X （M N ）（M L ）所以（）（M L ）（N L ）故 （L ）=（）（M L ）即证。
3、检验以下集合对于所指的线性运算是否构成实数域上的线性空间：1） 次数等于n （n ≥1）的实系数多项式的全体，对于多项式的加法和数量乘法；2） 设A 是一个n ×n 实数矩阵，A 的实系数多项式f （A ）的全体，对于矩阵的加法和数量乘法；3） 全体实对称（反对称，上三角）矩阵，对于矩阵的加法和数量乘法； 4） 平面上不平行于某一向量所成的集合，对于向量的加法和数量乘法； 5） 全体实数的二元数列，对于下面定义的运算：212121121112b a b a a b b a a k k b a ⊕+=+++-1111（a ，）（（，）（）k 。
高等代数【北大版】2
2.三级行列式
a11 a12 a13
a21 a22 a23 a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32
a31 a32 a33
a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32
§2.3 n阶行列式
a11 a12 a13 a11 a12
D a21 a22 a23 a21 a22
2 (3)
(1) 4 2
123 2 1 3 1 18 12 9 4 6 12 321
§2.3 n阶行列式
例2.
1000 0200 0030 0004
(1) (1234) a11a22a33a44
24
1
2
3 4
(1) (654321) a16a25a34a43a52a61
5
6! 720
a31 a32 a33 a31 a32
沙路法
a11a22a33 a12a23a31 a13a21a32
a13a22a31 a11a23a32 a12a21a33
a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33
对角线法
§2.3 n阶行列式
3.n 级行列式
n 级行列式
a11 a12 a1n a21 a22 a2n
an1 an2 ann
等于所有取自不同行不同列的 n 个元素的乘积
a a a 1 j1 2 j2
njn
(1)
的代数和，这里 j1 j2 jn 为 1,2, ,n 的排列.
每一项（1）都按下列规则带有符号:
当 j1 j2 jn 为奇排列时（1）带负号；
当 j1 j2 jn 为偶排列时（1）带正号；
§2.3 n阶行列式
高等代数(北大版)第2章习题参考答案
第二章 行 列 式1. 求以下9级排列的逆序数,从而决定它们的奇偶性1) 1 3 4 7 8 2 6 9 5; 2) 2 1 7 9 8 6 3 5 4; 3)9 8 7 6 5 4 3 2 1;解:1) 所求排列的逆序数为:()1011033110134782695=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
2) 所求排列的逆序数为:()1810345401217986354=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
3) 所求排列的逆序数为:()()36219912345678987654321=-=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
2.选择i 与k 使1) 1274i 56k 9成偶排列； 2) 1i 25k 4897成奇排列。
解: 1) 当3,8==k i 时, 所求排列的逆序数为:()()10011314001274856399561274=+++++++==ττk i ，故当3,8==k i 时的排列为偶排列.。
2)当6,3==k i 时, 所求排列的逆序数为:()()5110110101325648974897251=+++++++==ττk i ，故当6,3==k i 时的排列为奇排列。
3.写出把排列12345变成排列25341的那些对换。
解: 12345()()()2534125431214354,35,22,1−−→−−−→−−−→−。
4.决定排列()211 -n n 的逆序数,并讨论它的奇偶性。
解: 因为1与其它数构成1-n 个逆序,2与其它数构成2-n 个逆序,……n n 与1-构成1个逆序,所以排列()211 -n n 的逆序数为()[]()()()时排列为奇排列。
当时，排列为偶排列；故当34,2414,4211221211++=+=-=+++-+-=-k k n k k n n n n n n n τ5.如果排列n n x x x x 121- 的逆序数为k ,排列121x x x x n n -的逆序数是多 少?解: 因为比i x 大的数有i x n -个,所以在121x x x x n n -与n n x x x x 121- 这两个排列中,由i x 与比它的 各数构成的逆序数的和为i x n -.因而,由i x 构成的逆序总数 恰为 ()()21121-=-+++n n n 。
高等代数(北大版第三版)习题答案II
设 A 的秩为 r ，作非退化线性替换 X CY 将原二次型化为标准型
2 X AX d1 y12 d 2 y 2 d r y r2 ，
其中 d r 为 1 或-1。由已知，必存在两个向量 X 1 , X 2 使
AX 1 0 X1
和
AX 2 0 ， X2
故标准型中的系数 d1 , , d r 不可能全为 1，也不可能全为-1。不妨设有 p 个 1， q 个-1， 且 p q r ，即
X AX 0 ，
因此
X BX 0 ，
X A B X X AX X BX 0 ，
于是 X A B X 必为正定二次型，从而 A B 为正定矩阵。 14． 证明： 二次型 f x1 , x2 ,, xn 是半正定的充分必要条件是它的正惯性指数与秩相等。 证 必要性。采用反证法。若正惯性指数 p 秩 r ，则 p r 。即
高等代数（北大*第三版）答案
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 多项式 行列式 线性方程组 矩阵 二次型 线性空间 线性变换
—矩阵
欧氏空间 双线性函数与辛空间
注：
答案分三部分，该为第二部分，其他请搜索，谢 谢！
12．设 A 为一个 n 级实对称矩阵，且 A 0 ，证明：必存在实 n 维向量 X 0 ，使
2 2 xn （ 2 x1 x2 2 x1 xn 2 x2 x3 n 1 x12 x2
2 x2 xn 2 xn1 xn ）
2 2 2 2 x12 2 x1 x2 x2 x12 2 x1 x3 x3 xn 1 2 x n 1 x n x n
《高等代数》第二章习题及答案
习题2.11. 设m,n 是不同的正整数，A 是m ×n 矩阵，B 是n ×m 矩阵，下列运算式中有定义的有哪几个？A+B ，AB ，BA ，AB T ，A-B T 答 只有AB 和A-B T 有定义． 2. 计算①⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-322113075321134 ②⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-213075321134 ③()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛213321 ④()321213⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⑤()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-0713******** ⑥⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛c b a 321012100010501 ⑦()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛321333231232221131211321x x x a a a a a a a a a x x x解①⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-322113075321134=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-922147117②⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-213075321134=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛22717 ③()⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛213321=()11④()321213⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛642321963 ⑤()⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-0713********=()111813⑥⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛c b a 321012100010501=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-c b a c b a 32155125 ⑦()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛321333231232221131211321x x x a a a a a a a a a x x x=233323321331322322221221311321122111x a x x a x x a x x a x a x x a x x a x x a x a ++++++++3. 设A=⎪⎪⎭⎫⎝⎛3121，B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛3101，计算： ① (A+B)(A-B) ② A 2-B 2③ (AB)T ④ A T B T解 ① (A+B)(A-B)= ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛4040002062223101312131013121 ② A 2-B 2=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛20829401114833101310131213121③ (AB)T=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛9643946331013121TT④ A T B T=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛112413011321131013121TT 4. 求所有的与A=⎪⎪⎭⎫⎝⎛1011可交换的矩阵． 解 设矩阵B 与A 可交换，则B 必是2×2矩阵，设B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛d c b a ，令AB=BA ，即 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛10111011d c b a d c b a 从而有 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++d c c b a a d cd b c a 由此得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==+=+=+dc d c c b a d b ac a解得，c=0，a=d ，b 为任意数．即与A 可交换的矩阵B 可写成B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛a b a 0． 5. 设A ，B 是n ×n 矩阵，并且A 是对称矩阵，证明：B T AB 也是对称矩阵．证 已知A 是对称矩阵，即A T =A ，从而 (B T AB)T =B T A T (B T ) T =B T AB ，所以B T AB 也是对称矩阵．6. 设A=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛b a b 0，求A 2，A 3，…，A k．解A 2=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛222000b ab b b a b b a bA 3=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛3232230020b ab b b a b b ab b …A k =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----k k k k k k b kabb b a b b ab k b 112100)1(0 7.设B 是2×2矩阵．由B 2=02×2能推出B=0吗？试举反例．（提示：参见上题．） 解 不能．例如令B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛000a ，当a ≠0时，B ≠0，但B 2=02×2． 8. 设A ，B 是n ×n 矩阵，证明：(A+2B)(A-5B)=A 2-3AB-10B 2的充分必要条件是A 与B 可交换．证 充分性：若A 与B 可交换，即AB=BA ，则(A+2B)(A-5B)=A 2-5AB+2BA-10B 2= A 2-5AB+2AB-10B 2= A 2-3AB-10B 2 必要性：若(A+2B)(A-5B)=A 2-3AB-10B 2 即 A 2-5AB+2BA-10B 2= A 2-3AB-10B 2 比较两边相同的项得 -2AB+2BA=0 故 AB=BA9. 设A ，B 是n ×n 对称矩阵，证明：AB 是对称矩阵的充分必要条件是A 与B 可交换． 证 因A ，B 是n ×n 对称矩阵，即A T =A ，B T =B ．必要性：若AB 是对称矩阵，则(AB)T =AB ，有因 (AB)T =B T A T =BA ，从而AB= BA ，即A 与B 可交换．充分性：若A 与B 可交换，由必要性证明过程反图推，知AB 是对称矩阵．习题2.21.设A ，B ，C 是矩阵，且满足AB=AC ，证明：如果A 是可逆的，则B=C ．证 已知AB=AC ，两边左乘矩阵A -1，有A -1(AB)= A -1(AC)，根据结合律得(A -1A)B=( A -1A)C ，从而有EB=EC ，故B=C ．2.设P 是可逆矩阵，证明：线性方程组AX=β与线性方程组PAX=P β同解．证 设X (1)是AX=β的任一解解，即有AX (1)=β成立，两边左乘矩阵P ，得PAX (1)=P β，说明X (1)也是PAX=P β的解．反之，设X (2)是PAX=P β的任一解，即有PAX (2)=P β成立，两边左乘矩阵P -1，得P -1 (PAX (2))= P -1 (P β)，根据结合律得(P -1 P)AX (2)=(P -1 P)β，从而有AX (2)=β，这说明X (2)也是AX=β的解．综合以上可知，线性方程组AX=β与线性方程组PAX=P β同解．3.设P 是n ×n 可逆矩阵，C 是n ×m 矩阵．证明：矩阵方程PX=C 有唯一解．证 令X *=P -1C ，代入PX=C 中验证知X *是矩阵方程的一个解．反之，设X (1)是矩阵方程PX=C的任一解，即有PX (1)=C 成立，两边左乘P -1得，X (1)=P -1C=X *，所以矩阵方程PX=C 有唯一解．4. 设A 是n ×n 可逆矩阵，且存在一个整数m 使得A m=0．证明：(E-A)是可逆的，并且(E-A)-1=E+A+…+A m-1．证 由于(E-A)(E+A+…+A m-1)=E+A+…+A m-1-A-A 2-…-A m =E-A m=E-0=E显然交换(E-A)和(E+A+…+A m-1)的次序后相乘结果仍成立，根据逆阵的定义知(E-A)-1=E+A+…+A m-1．5.设P ，A 都是n ×n 矩阵，其中P 是可逆的，m 是正整数．证明：(P -1AP)m =P -1A mP ．证 (P -1AP)m =(P -1AP)(P -1AP)(P -1AP)…(P -1AP)=P -1A(PP -1)A(PP -1)…AP=P -1AEAE …AP=P -1A m P6. 设A ，B 都是n ×n 可逆矩阵，(A+B)一定是可逆的吗?如果(A+B)是可逆的，是否有(A+B)-1=A -1+B -1？若不是，试举出反例．解 如果A ，B 都是n ×n 可逆矩阵，(A+B)不一定是可逆的．例如A=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001，B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛--1001都是可逆的，但A+B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛0000是不可逆的． 如果(A+B)是可逆的，也不能说(A+B)-1=A -1+B -1．例如A=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001，B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛1001，则A ，B 可逆，A+B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛2002可逆，且(A+B)-1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2/1002/1，但A -1+B -1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1001=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2002．显然(A+B)-1≠A -1+B -1．7*.设A ，B 都是n ×n 矩阵，满足ABA=A ，β是n ×1矩阵．证明：当且仅当AB β=β时，线性方程组AX=β有解．证 当AB β=β时，记X *=B β，即X *是AX=β的一个解．反之，若线性方程组AX=β有解，设X (1)是它的一个解，即有AX (1)=β，两边左乘(AB)得(ABA)X (1)=AB β用已知条件ABA=A 代到上式左边得AX (1)=AB β 由于X (1)是AX=β的一个解，即AX (1)=β，所以AB β=β．习题2.31.用行和列的初等变换将矩阵A 化成⎪⎪⎭⎫⎝⎛000E 的形式： A=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----10030116030242201211解 ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----10030116030242201211→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---10030140300400001211→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---04000100301403001211→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--00000040001403001211→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛00000040000003000001→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛000000010000010000012.用初等变换判定下列矩阵是否可逆，如可逆，求出它们的逆矩阵：①⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----134112112 ②⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----153132543 解 ①⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----100134010112001112→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---102110011200001112→→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---011200102110001112→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--02/12/110012/12/301002/12/1012→ →⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-02/12/110012/12/3010112002→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-02/12/110012/12/30102/12/11001 所给矩阵可逆，其逆阵为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-02/12/112/12/32/12/11②⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----100153010132001543→⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-------101610013/23/73/10001543→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---131100032710001543→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛------13110071850105154043 →⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----1311007185010338724003→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----131100718501011298001 所给矩阵可逆，其逆阵为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----1317185112982.解下列矩阵方程：①⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11111152X ②⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--101111201021121101X ③⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--234311*********X解 ①⎪⎪⎭⎫⎝⎛---11111152→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11521111→⎪⎪⎭⎫⎝⎛---33701111 →⎪⎪⎭⎫⎝⎛--7/37/3107/47/401 由此得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=7/37/37/47/4X ②⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---101021111121201101→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---302120112220201101 →⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----414300112220201101→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--3/43/13/41006/56/13/10103/23/13/1001 由此得⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=3/43/13/46/56/13/13/23/13/1X ③对等式两端分别转置得⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--233141*********T X 因为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---231013111141122→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---231014112231111→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---520102330031111 →⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---233005201031111→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-3/21100520103/70011→⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---3/21100520103/82001 所以⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---=3/21523/82TX⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=3/253/8122X4.设⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=011110001A ，⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=110020102B ，又X 是可逆矩阵，并且满足矩阵方程AX 2B=XB ，求矩阵X ．解 (B,E)=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-100110010020001102→⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-10011002/10010001102→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-12/1010002/10010001102→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---12/1010002/1001012/11002 →⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---12/1010002/100102/14/12/1001 从以上看出B 可逆，对AX 2B=XB 两边右乘B -1得AX 2=X ．已知X 可逆，对AX 2=X 两边右乘B -1得AX=E ．又(A,E)=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛100011010110001001→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-101010010110001001→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--101010111100001001→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--111100101010001001 所以 X=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--1111010015.①证明：B 与A 行等价⇔存在可逆矩阵P ，使B=PA ．②证明：B 与A 等价⇔存在可逆矩阵P 与Q ，使B=PAQ ．证 若B 与A 行等价，即A 可经有限次初等行变换得到B ，而对矩阵A 每做一次初等行变换，相当于对它左乘一个初等方阵，假设对A 依次左乘初等方阵P 1，P 2，…，P K ，使P k …P 2P 1A=B令P=P k …P 2P 1，则P 是可逆矩阵，且B=PA ．反之，若存在可逆矩阵P ，使B=PA ，因为可逆矩阵P 可以写成一系列初等方阵P 1,P 2, …,P k的乘积，即P=P 1P 2…P k ，从而有B=P 1P 2…P k A ，说明A 可经有限次初等行变换得到B ，即B 与A 行等价．② 若B 与A 等价，即对A 经过有限次初等变换得到B ．而对矩阵A 每做一次初等行变换，相当于对它左乘一个初等方阵；对矩阵A 每做一次初等列变换，相当于对它右乘一个初等方阵．假设对A 左乘的初等方阵依次为P 1，P 2，…，P s ，对A 右乘的初等方阵依次为Q 1，Q 2，…，Q t ，使P s …P 2P 1AQ 1Q 2…Q t =B令P=P s …P 2P 1，Q=Q 1Q 2…Q t ，则P ，Q 都是可逆矩阵，且B=PAQ ．反之，若存在可逆矩阵P 和Q ，使B=PAQ ，因为可逆矩阵P 和Q 均可以写成一系列初等方阵的乘积，设P=P 1P 2 …P s ，Q=Q 1Q 2…Q t ，这里P i ,Q i 都是初等方阵，从而有B=P 1P 2…P k A Q 1Q 2…Q t ，说明A 可经有限次初等行变换和初等列变换得到B ，即B 与A 等价． 6*.设A 是s ×n 矩阵，B 是s ×m 矩阵，B 的第i 列构成的s ×1矩阵是βj （j=1,2,…,m ）．证明：矩阵方程AX=B 有解的充分必要条件是：AX=βj （j=1,2,…,m ）都有解．证 先证必要性．如果矩阵方程AX=B 有解，设X *是它的解，则X *是n ×m 矩阵，记X *的第j 列为X *j ，根据矩阵先相乘的规则知，A 与X *j 相乘的结果是βj ，即X *j 是AX=βj 的解（j=1,2,…,m ）．再证充分性．若AX=βj （j=1,2,…,m ）都有解，设X *j 是AX=βj 的解，这里X *j 是n ×1矩阵，令X *=(X *1, X *2,…,X *m )，则X *是n ×m 矩阵，且X *是矩阵方程AX=B 的解． 7*.设A=(a ij )是n ×n 矩阵．①证明：如果P n (h(2))A=AP n (h(2)),则a hj =0,j=1,2,…,h-1,h+1,…,n ；并且a ih =0,i=1,2,…,h-1,h+1,…,n ．②设B=diag(b 1, b 2,…, b n )是一个对角矩阵，设l ≠k ．证明：如果P n (l,k)B=BP n (l,k)，b l =b k ．③证明：如果矩阵A 与所有的n ×n 矩阵都可交换，则A 是一个数量矩阵．证 ①如果P n (h(2))A=AP n (h(2)),则A 是n ×n 矩阵，等式左边的P n (h(2))A 表示将矩阵A 的第h 行每个元素乘以2得到的矩阵；等式右端的AP n (h(2))表示将A 的第h 列每个元素乘以2得到的矩阵．从等式可知2a hj = a hj （j=1,2,…,h-1,h+1,…,n ），a ih =2a ih （i=1,2,…,h-1,h+1,…,n ），从而得a hj =0,j=1,2,…,h-1,h+1,…,n ；并且a ih =0,i=1,2,…,h-1,h+1,…,n ．②如果P n (l,k)B=BP n (l,k),则B 是n ×n 矩阵，等式左边的P n (l,k)B 表示将矩阵B 的第l 行和第k 行交换位置；等式右端的BP n (l,k) 表示将矩阵B 的第l 列和第k 列交换位置．由于B=diag(b 1, b 2,…, b n )是一个对角矩阵，且l ≠k ，不妨设l<k ，则有P n (l,k)B=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛n l k b b b b 001=BP n (l,k)=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛n k lb b b b001比较对应元素，可知b l =b k ．③如果矩阵A 与所有的n ×n 矩阵都可交换，在①中分别令h=1,2,…,n ，可知A 除对角线上元素以外其它元素都是零，即A 可写成diag(b 1, b 2,…, b n )；在②可令l=1，分别令k=2,…,n ，可知A 的对角线上元素都相等．习题2.41.设A=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛421A A A ，其中A 1是s ×s 矩阵，A 2是s ×t 矩阵，A 4是t ×t 矩阵．求A 3． 解 A 2=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛421A A A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛4210A A A =⎪⎪⎭⎫⎝⎛+244221210A A A A A A A 3=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛4210A A A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+244221210A A A A A A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++34242421221310A A A A A A A A A2.①设G=⎪⎪⎭⎫⎝⎛000rE 是m ×n 矩阵，证明：存在矩阵B ，使得GBG=G ． ②设A 是m ×n 矩阵，证明：存在矩阵B ，使得ABA=A ．证 ①构造n ×m 矩阵B 为B=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r m r n rr n r m r rE ，则GBG=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r m r n r r n r m r rE ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE =G②设矩阵A 的秩为r ，则可经过有限次初等变换使A 变为⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE 的形式，即存在可逆的n ×n 矩阵P 和可逆的m ×m 矩阵Q 使PAQ=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m r r m r n r r E =D ，即A=P -1DQ -1．定义n ×m 矩阵B 如下：B=QCP ，其中C=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r m r n rr n r m r rE ．则有ABA=(P -1DQ -1)(QCP)(P -1DQ -1)= P -1DCDQ -1=P -1⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m r r m r n r r E ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r m r n r r n r m r rE ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE Q -1= P -1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-⨯--⨯)()()()(000r n r m rr m r n r rE Q -1=A3*.设A=⎪⎪⎭⎫⎝⎛4210A A A ，其中A 1是s ×s 矩阵，A 2是s ×t 矩阵，A 4是t ×t 矩阵．证明：如果A 1，A 4都是可逆的，则A 也是可逆的，进一步，求A 的逆矩阵．证 如果A 1，A 4都是可逆的，令B=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--142110A B A ，其中A 1-1，A 4-1分别是A 1，A 4的逆阵，B 2是s ×t 矩阵．令AB=E ，即有⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛421A A A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--142110A B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-t s E A A B A E 014221=⎪⎪⎭⎫⎝⎛t s E E 00， 从而 A 1B 2+ A 2A 4-1=0，由此得B 2=-A 1-1A 2A 4-1．说明A 也是可逆的，且A -1=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----1414211110A A A A A。
高等代数 习题及参考答案
解易知 有三重根 时， 。若令
，比较两端系数，得
由（1），（3）得 ，解得 的三个根为 ，将 的三个根分别代入（1），得 。再将它们代入（2），得 的三个根 。
当 时 有3重根 ；当 时， 有2重根 。
18．求多项式 有重根的条件。
解令 ，则 ，显然当 时，只有当 才有三重根。
3） 。
解利用剩余除法试根，可得
1）有一个有理根2。
2）有两个有理根 （即有2重有理根 ）。
3）有五个有理根 （即一个单有理根3和一个4重有理根 ）。
28．下列多项式在有理数域上是否可约？
1） ；
2） ；
3） ；
4） 为奇素数；
5） 为整数。
解1）因为 都不是它的根，所以 在有理数域里不可约。
2）利用艾森斯坦判别法，取 ，则此多项式在有理数域上不可约。
指数组
对应 的方幂乘积
4 2 0
4 1 1
3 3 0
3 2 1
2 2 2
原式= (1)
只要令 ,则原式左边 。另一方面，有 ，
代入（1）式，得 。再令 ，得 。
令 ，得
（2）
令 得
（3）
由（2），（3）解得 。因此
原式 。
4）原式=
指数组
对应 的方幂乘积
2 2 0 0
2 1 1 0
1 1 1 1
设原式
高等代数
第一章多项式
1．用 除 ，求商 与余式 ：
1） ；
2） 。
解1）由带余除法，可得 ；
2）同理可得 。
2． 适合什么条件时，有
1） ，
2） 。
解1）由假设，所得余式为0，即 ，
《高等代数》各章习题+参考答案 期末复习用
1A = 1000 ,B = 0001 ,|A +B |=1,|A |=0,|B |=0.|A +B |=|A |+|B |.2A = 0100,A 2=0,A =0.3A (E +A )=E A 4A = 0100 ,B = 1000,AB =0,rank (A )=1,rank (B )=1,A,B 2.1B 2A 3C 4A 5D 6B 7B 8C 9D 10A 11D 12A 13C 14D 15D 16B 17C 18C 19C 20D 21C 22C 23D 24C 25C 26A 27A 28A 1−135,93m ×s,n k =1a jk b ki 4 1b 0001612012001a n1a 20···00...···············000 (1)910411(−1)mn ab12213I n2单元练习：线性方程组部分一、填空题 每空 1分，共 10分1．非齐次线性方程组 AZ = b （A 为 m ×n 矩阵）有唯一解的的充分必要条件是____________。
2．n +1 个 n 维向量，组成的向量组为线性 ____________ 向量组。
3．设向量组 3 2 1 , ,a a a 线性无关，则常数 l , m 满足____________时，向量组 3 1 2 3 1 2 , , a a a a a a -- - m l 线性无关。
4．设 n 阶矩阵 A 的各行元素之和均为零， 且 r (A ) = n －1则 Ax = 0 的通解为________。
5．若向量组 3 2 1 , , a a a 线性无关，则向量组 3 1 2 3 1 2 , , a a a a a a + + + ____________。
高等代数北大版2-2
定义
在一个排列中，如果一对数的前后位置
与标准次序相反，即前面的数大于后面的数， 则称这对数为一个逆序；
一个排列中逆序的总数称为这个排列的逆序数．
§2.2 排列
注：
① 排列 123 n 称为标准排列，其逆序数为０． ② 排列 j1 j2 jn 的逆序数常记为 ( j1 j2 jn ). ③ ( j1 j2 jn ) j1 后面比 j1小的数的个数
2m 1次相邻对换 a a bb b ac c , 1 l 1 m 1 n
所以一个排列中的任意两个元素对换，排列改变 奇偶性.
§2.2 排列
推论
n! 所有 n 级排列中，奇、偶排列各半， 均为 个. 2
证明 设在全部 n 阶排列中，有 s 个奇排列， t 个
st 偶排列，下证． 将 s 个奇排列的前两个数对换，则这 s 个奇排列 全变成偶排列，并且它们彼此不同， s t .
x1 , x2 , x3, , xn 2 , xn 1 , xn xn , x1 , x2 , x3, , xn 2 , xn 1 xn , xn 1 , x1 , x2 , x3, , xn 2 xn , xn 1 , xn 2 , , x3 , x1 , x2 xn , xn 1 , xn 2 , , x3 , x2 , x1
方法二
当 k 为奇数时为奇排列.
§2.2 排列
四 、对换
定义 把一个排列中某两个数的位置互换，而
其余的数不动，得到另一个排列，这一变换 称为一个对换． 将相邻两个元素对调，叫做相邻对换．
§2.2 排列
定理1
对换改变排列的奇偶性．即经过一次对换， 奇排列变成偶排列，偶排列变成奇排列． 证明 1) 特殊情形：作相邻对换 设排列为
高等代数__课后答案__高等教育出版社
高等代数习题答案（一至四章）第一章 多项式 习题解答1、（1）由带余除法，得17(),39q x x =-262()99r x =--（2）2()1q x x x =+-，()57r x x =-+2、（1）2100p m q m ⎧++=⎨-=⎩ ， （2）由22(2)010m p m q p m ⎧--=⎪⎨+--=⎪⎩得01m p q =⎧⎨=+⎩或212q p m =⎧⎨+=⎩。
3、（1）432()261339109,q x x x x x =-+-+()327r x =- （2）q （x ）=22(52)x ix i --+，()98r x i =--4、（1）有综合除法：2345()15(1)10(1)10(1)5(1)(1)f x x x x x x =+-+-+-+-+- （2）234()1124(2)22(2)8(2)(2)f x x x x x =-+++-+++（3）234()24(75)5()(1)()2()()f x i x i i x i i x i x i =+-++--+-+++5、（1）x+1 （2）1 （3）21x -- 6、（1）u （x ）=-x-1 ，v （x ）=x+2 （2）11()33u x x =-+，222()133v x x x =-- （3）u （x ）=-x-1, 32()32v x x x x =+--7、02u t =⎧⎨=⎩或23u t =-⎧⎨=⎩8、思路：根具定义证明证：易见d （x ）是f （x ）与g （x ）的公因式。
另设()x ϕ是f （x ）与g （x ）的任意公因式，下证()()x d x ϕ。
由于d （x ）是f （x ）与g （x ）的一个组合，这就是说存在多项式s （x ）与t （x ），使 d （x ）=s （x ）f （x ）+t （x ）g （x ）。
从而()()x f x ϕ，()()x g x ϕ，可得()()x d x ϕ。
高等代数(北大版第三版)习题答案
高等代数（北大*第三版）答案目录第一章多项式第二章行列式第三章线性方程组第四章矩阵第五章二次型第六章线性空间第七章线性变换第八章 —矩阵第九章欧氏空间第十章双线性函数与辛空间注：答案分三部分，该为第一部分，其他请搜索，谢谢！第一章 多项式1． 用)(x g 除)(x f ，求商)(x q 与余式)(x r ： 1）123)(,13)(223+-=---=x x x g x x x x f ； 2）2)(,52)(24+-=+-=x x x g x x x f 。
解 1）由带余除法，可得92926)(,9731)(--=-=x x r x x q ； 2）同理可得75)(,1)(2+-=-+=x x r x x x q 。
2．q p m ,,适合什么条件时，有 1）q px x mx x ++-+32|1， 2）q px x mx x ++++242|1。
解 1）由假设，所得余式为0，即0)()1(2=-+++m q x m p ，所以当⎩⎨⎧=-=++0012m q m p 时有q px x mx x ++-+32|1。
2）类似可得⎩⎨⎧=--+=--010)2(22m p q m p m ，于是当0=m 时，代入（2）可得1+=q p ；而当022=--m p 时，代入（2）可得1=q 。
综上所诉，当⎩⎨⎧+==10q p m 或⎩⎨⎧=+=212m p q 时，皆有q px x mx x ++++242|1。
3．求()g x 除()f x 的商()q x 与余式：1）53()258,()3f x x x x g x x =--=+； 2）32(),()12f x x x x g x x i =--=-+。
解 1）432()261339109()327q x x x x x r x =-+-+=-；2）2()2(52)()98q x x ix i r x i=--+=-+。
4．把()f x 表示成0x x -的方幂和，即表成2010200()()...()n n c c x x c x x c x x +-+-++-+的形式：1）50(),1f x x x ==；2）420()23,2f x x x x =-+=-；3）4320()2(1)37,f x x ix i x x i x i =+-+-++=-。
高等代数北大版习题参考答案
第九章 欧氏空间1.设()ij a =A 是一个n 阶正定矩阵,而),,,(21n x x x =α, ),,,(21n y y y =β,在nR 中定义内积βαβα'A =),(,1) 证明在这个定义之下, n R 成一欧氏空间；2) 求单位向量)0,,0,1(1 =ε, )0,,1,0(2 =ε, … , )1,,0,0( =n ε，的度量矩阵；3) 具体写出这个空间中的柯西—布湿柯夫斯基不等式。
解 1)易见βαβα'A =),(是n R 上的一个二元实函数，且 (1) ),()(),(αβαβαββαβαβα='A ='A '=''A ='A =，(2) ),()()(),(αβαββαβαk k k k ='A ='A =，(3) ),(),()(),(γβγαγβγαγβαγβα+='A '+'A ='A +=+， (4)∑='A =ji j i ij y x a ,),(αααα，由于A 是正定矩阵，因此∑ji j i ij y x a ,是正定而次型，从而0),(≥αα，且仅当0=α时有0),(=αα。
2)设单位向量)0,,0,1(1 =ε, )0,,1,0(2 =ε, … , )1,,0,0( =n ε，的度量矩阵为)(ij b B =，则)0,1,,0(),()( i j i ij b ==εε⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛nn n n n n a a a a a a a a a212222211211)(010j ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ =ij a ，),,2,1,(n j i =， 因此有B A =。
4) 由定义，知∑=ji ji ij y x a ,),(βα，α==β==故柯西—布湿柯夫斯基不等式为2.在4R 中,求βα,之间><βα,(内积按通常定义)，设: 1) )2,3,1,2(=α, )1,2,2,1(-=β， 2) )3,2,2,1(=α, )1,5,1,3(-=β， 3))2,1,1,1(=α, )0,1,2,3(-=β。
高等代数(北大第三版)习题答案完整
解出(ⅰ)当 u = 0时t + 3t − 3t + 4 = 0(t + 4)(t − t + 1)
3 2 2
1 ± 3¡ ± 3 ¡ t = −4或t = =e 2 ∴
(ⅱ)
π
当u ≠ 0时, 只有t 2 + t + 3 = 0,
t 1 =− t +1 3
t 3 + 3t 2 − (u + 3)t + (4 − u ) ⇒ u =
f ( x ) = x 5 , x0 = 1 ：即 ∴ f ( x) = ( x − 1)5 + 5( x − 1) 4 + 10( x − 1)3 + 10( x − 1) 2 + 5( x − 1) + 1
当然也可以 f ( x) = x = [( x − 1) + 1]
5 5
= ( x − 1)5 + 5( x − 1) 4 + ⋅⋅⋅ + 1
2
ε1 =
− 1 + 3i − 1 − 3i ,ε 2 = 2 2
所以 d ( x) = u ( x) f1 ( x) d ( x) + v( x) g1 ( x)d ( x). 消去 d ( x ) ≠ 0 得 1 = u ( x) f1 ( x) + v( x) g1 ( x)
P45.11
证：设 ( f ( x), g ( x)) = d ( x) ≠ 0, f ( x) = f1 ( x) d ( x), g ( x) = g1 ( x)d ( x)
t= − 1 ± − 11 2
P45、8 d ( x ) | f ( x ), d ( x ) | g ( x ) 表明 d ( x ) 是公因式 又已知： d ( x)是f ( x)与g ( x)的组合 所以 表明任何公因式整除 d ( x )
高等数学第二版(北大版)第2章答案
习题2.1201.,.,.()2(0)(1),;(2),?(3)lim ,?x l O x x m x x x l x x m mx mx∆→=≤≤∆∆∆∆∆∆设一物质细杆的长为其质量在横截面的分布上可以看作均匀的现取杆的左端点为坐标原点杆所在直线为轴设从左端点到细杆上任一点之间那一段的质量为给自变量一个增量求的相应增量求比值问它的物理意义是什么求极限问它的物理意义是什么2222222000(1)2()22(2)22(2).2(2)(2)2(2).(3)lim lim 2(2)4.lim x x x m x x x x x x x x x x x m x x x m x x x x x x x x m mx x x x x x ∆→∆→∆→∆=+∆-=+∆+∆-=∆+∆∆∆+∆∆==+∆+∆∆∆∆∆∆=+∆=∆∆是到那段细杆的平均线密度.是细杆在点的线密度.解33303223322200002.,:(1);(2)0;(3)sin 5.()(1)lim(33)lim lim (33)3.(2)lim limlimx x x x x x y ax y p y x a x x ax y xx x x x x x x a a x x x x ax xy x∆→∆→∆→∆→→→==>=+∆-'=∆+∆+∆+∆-==+∆+∆=∆'==∆=根据定义求下列函数的导函数解00000lim lim5(2)52cossin sin 5()sin 522(3)limlim55(2)552cos sin sin5(2)2222lim 5lim cos lim 5522x x x x x x x x x xx x xy xxx x x x x x x ∆→→∆→∆→∆→∆→∆→===+∆∆+∆-'==∆∆+∆∆∆+∆==∆∆ 5cos5.2x x =00223.()(,()):(1)2,(0,1); (2)2,(3,11).(1)2ln 2,(0)ln 2,1ln 2(-0),(ln 2) 1.(2)2,(3)6,:116(3).4.2(0)(,)(0,0)x x y f x M x f x y M y x B y y y x y x y x y y x y px p M x y x y ===+''==-==+''==-=-=>>>求下列曲线在指定点处的切线方程切线方程切线方程试求抛物线上任一点处的切线斜率解,0,.2p F x ⎛⎫⎪⎝⎭,并证明:从抛物线的焦点发射光线时其反射线一定平行于轴2000,().(),.,2,.2,.p py y M PMN Y y X x yy p y x N X y X x X x x y p p FN x FM p x FN FNM FMN M PQ x PMQ FNM FMN '===-=--=-=-=-=+=====+=∠=∠∠=∠=∠过点的切线方程：切线与轴交点(,0),故过作平行于轴则证2005.2341,.224,1,6,4112564(1),4 2.:6(1),.444y x x y x y x x y k y x y x y x y x =++=-'=+====⎛⎫-=-=+-=--=-+ ⎪⎝⎭曲线上哪一点的切线与直线平行并求曲线在该点的切线和法线方程切线方程:法线方程解323226.,,;(),,, (1)():(2)();(3)().()lim ()lim,lim ()limr R r R r R r R r g r GMrr R R g r R M G GM r R r g r r g r g r r GMr GMr R g r g r R RGM g r r →-→-→+→+⎧<⎪⎪=⎨⎪≥⎪⎩≠====离地球中心处的重力加速度是的函数其表达式为其中是地球的半径是地球的质量是引力常数.问是否为的连续函数作的草图是否是的可导函数明显地时连续.解,2lim (),()r R GMg r g r r R R→-==在连续.(2)33(3)()2(),()(),().r R g r GM GMg R g R g R g r r R R R-+-≠'''==-≠=时可导.在不可导 227.(),:(1,3)(),(0)3,(2) 1.3(),()2.34111113,,3(),()3.2222P x y P x P P a b c P x ax bx c P x ax b b a b b a c a b P x x x ''===++=⎧⎪'=++=+=⎨⎪+=⎩==-=-+==-++求二次函数已知点在曲线上且解3222222222228.:(1)87,24 1.(2)(53)(62),5(62)12(53)903610.(3)(1)(1)tan (1)tan ,(2)tan (1)sec .9(92)(56)5(9)51254(4),56(56)y x x y x y x x y x x x x x y x x x x x y x x x x x x x x x x x x y y x x '=++=+'=+-=-++=+-'=+-=-=+-+++-+++'===++求下列函数的导函数22.(56)122(5)1(1),.11(1)x x y x y x x x ++'==-+≠=---23322222226(6)(1),.1(1)1(21)(1)1(7),.(8)10,1010ln1010(1ln10).sin cos sin (9)cos ,cos sin .(10)sin ,sin cos (s x x x x xx x x x x x x x x y x y x x x x x e e x x x x y y e e e y x y x x xx x x y x x y x x x x xy e x y e x e x e -'=≠=--+++-++-+-'==='==+=+-'=+=-+'==+= in cos ).x x + 00000001001100009.:()()()(),()0().()()(1)(2).()()(),()0()()()()()()(()()())()(),(m k k k k k P x P x x x g x g x x P x m x P x k x P x k k P x x x g x g x P x k x x g x x x g x x x kg x x x g x x x h x h x ---=-≠'->=-≠''=-+-'=-+-=-定义若多项式可表为则称是的重根今若已知是的重根,证明是的重根证00)()0,()(1)kg x x P x k '=≠-由定义是的重根.000000010.()(,),()(),().()(0),(0)0.()(0)()(0)()(0)(0)limlim lim (0),(0)0.()()11.(),lim 22x x x x f x a a f x f x f x f x f f f x f f x f f x f f f f x x xf x x f x x f x x f x→→→∆→--=''=-----'''==-=-=-+∆--∆'=∆若在中有定义且满足则称为偶函数设是偶函数,且存在试证明设在处可导证明证=000000000000000000000().()()()()()()1lim lim 22()()()()1lim 2()()()()11lim lim [()22x x x x x x f x x f x x f x x f x f x x f x x x x f x x f x f x x f x x x f x x f x f x x f x f x x x ∆→∆→∆→∆→∆→+∆--∆+∆--∆-⎡⎤=-⎢⎥∆∆∆⎣⎦+∆--∆-⎡⎤=+⎢⎥∆-∆⎣⎦+∆--∆-⎡⎤'=+=+⎢⎥∆-∆⎣⎦证002()]().12.,(0/2)()((),()):.f x f x y x t t P t x t y t OP x t t π''==<<=一质点沿曲线运动且已知时刻时质点所在位置满足直线与轴的夹角恰为求时刻时质点的位置速度及加速度.222222422222()()()tan ,()tan ,()()(tan ,tan ),()(sec ,2tan sec ),()(2sec tan ,2sec 4tan sec )2sec (sec ,2tan ).y t x t x t t y t t x t x t t t v t t t t v t t t t t t t t t ===='=''=+=位置解1/1/1/1/1/000013.,0()10, 00.1111(0)lim lim 1,(0)lim lim 0.1114.()||(),()()0.().()lim xx x x x x x x x x xx f x e x x x x e e f f x e x ef x x a x x x a a f x x a f a ϕϕϕ→-→-→+→+-→⎧≠⎪=+⎨⎪=⎩=++''======++=-=≠='=求函数在的左右导数设其中在处连续且证明在不可导-+解证()()()()(),()lim ()().a x a a x x x a x a a a f a x a x aϕϕϕϕ-→---''=-==≠--+-f习题2.2()()()22221.,:111(2)[ln(1)],.[ln(1)](1).111(3)2.22x x xx x xx xx x x x''=-=-='''-=-=-=---'''⎡==⎣'''⎡=+=+⎣=下列各题的计算是否正确指出错误并加以改正错错错3322222()221(4)ln|2sin|(14sin)cos,.2sin1ln|2sin|(14sin cos).2sin2.(())()|.() 1.(1)(),(0),(),(sin);(2)(),(sin);(3)u g xx x x xx xx x x xx xf g x f u f x xf x f f x f xd df x f xdx dx=='⎡⎤+=+⎣⎦+'⎡⎤+=+⎣⎦+''==+''''错记现设求求[]()[][]2222223(())(())?.(1)()2,(0)0,()2,(sin)2sin.(2)()()224.(sin)(sin)(sin)2sin cos sin2.(3)(())(()),(())(())().f g x f g xf x x f f x x f x xdf x f x x x x xdxdf x f x x x x xdxf g x f g x f g x f g x g x''''''====''===''==='''''=与是否相同指出两者的关系与不同解()()()222233312232323.2236(1),.111(2)sec,(cos)(cos)(cos)(cos)(sin)tan sec.(3)sin3cos5,3cos35sin5.(4)sin cos3,3sin cos cos33sin sin33sinx xy yx x xy x y x x x x x x x y x x y x xy x x y x x x x x---'==-=----'''===-=--='=+=-'==-=求下列函数的导函数:2(cos cos3sin sin3)3sin cos4.x x x x x x x-=22222222222232222222241sin 2sin cos cos (1sin )(sin )2(5),cos cos sin 2cos 2(1sin )(sin ).cos 1(6)tan tan ,tan sec sec 13tan sec tan tan (sec 1)tan .(7)sin ,s ax ax x x x x x x x y y x x x x x x x xy x x x y x x x x x x x x x y e bx y ae +-+-'==++='=-+=-+=-=-='==54422in cos (sin cos ).(8)cos 5cos 11(9)ln tan ,sec 24224tan 2411112tan cos 2sin 24242ax ax bx be bx e a bx b bx y y x x y y x x x x ππππππ+=+'==-=⎛⎫⎛⎫'=+=+ ⎪ ⎪⎛⎫⎝⎭⎝⎭+ ⎪⎝⎭==⎛⎫⎛⎫+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭222cos 42411sec .cos sin(211()()1(10)ln (0,),.22()x x x x x a x a x a x a y a x a y a x a a x a x a x a ππ⎛⎫⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===+-++--'=>≠±==+-+-2222222224.:1(1)arcsin (0),11111(2)arctan (0),.1(3)arccos (||1),2arccos 1111(4)arctan ,.111(5)ar 2xy a y aa xy a y a a a a a x x a y x x x y x x y y x x x xa y '=>=='=>==+⎛⎫+ ⎪⎝⎭'=<=-'===-++=+ 求下列函数的导函数csin (0),x a a >22222222(6)ln(0)212(7)arcsin,1ya xy aayxy xx'===+=+>⎛⎫'=+===≠±+22222222221.112sgn(1)2.111(8)(0).212211sec2()tan()cos()s22x xyx xxxy a bxyxx xa b a b a b a b--'===++-⎫=>≥⎪⎪⎭⎛⎫'= ⎪⎝⎭==++-++-2in21.cos(9)(1ln(1ln(1ln(1 /.(10)(11)(12)xa b xy yy yy yy yy y=+=+++=++++ '=⎡⎤'=+'=='==y y'==(13)ln(121(14)(ln(1)ln(31)ln(2),331211131321211.13132(15),(1).(16)xxxx e x e x x e y x y y x y x x x y y x x x y y x x x y e e y e e e e e ⎛⎫'====-=-+++-'-=++-+--⎡⎤'=++⎢⎥-+-⎣⎦'=+=+=+ 11112(0).ln ()ln ln ln ln .aaxa a xaaxa x a a a x a a x a ax a a x y x a a a y a x a a ax a aa aa x a aa x a a a ----=++>'=++=++222225.()1()()84,tan (),24001001()arctan ,()100110t x t t x t t t t t t t t θθθθ===='==+ 2一雷达的探测器瞄准着一枚安装在发射台上的火箭,它与发射台之间的距离是400m.设t=0时向上垂直地发射火箭,初速度为0,火箭以的匀加速度8m/s 垂直地向上运动;若雷达探测器始终瞄准着火箭.问:自火箭发射后10秒钟时,探测器的仰角的变化速率是多少?解222110,(10)0.1(/).505010101006.,2m t s θπθ'==⎛⎫⎛⎫+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭弧度在图示的装置中飞轮的半径为且以每秒旋转4圈的匀角速度按顺时针方向旋转.问:当飞轮的旋转角为=时,活塞向右移动的速率是多少?20()2cos8()16sin 811()8,,,()16.2161616m/s.x t t x t t t t t x ππππαπππ='=-'====-活塞向右移动的速率是解习题2.323222(1)(1).1.0,?(1)10100.1(2)2(3)(1cos )2sin ,222.:0,()().()().()()3.()()(0),()()(0).o o o x o o o x x y x x x y x xy x x x x x x x x x x x x xx x x x x x αααααβ=→=++===-=→=====→=→ 当时下列各函数是的几阶无穷小量阶.阶.阶.已知当时试证明设试证明证00(1)(1)(1)()()()(0).()()()().()()().4.(1)sin ,/4.sin cos ,1,1.444(2)(1)(0).o o o o o o o x x x x x x x x x x xx x x x y x x x y x x x y dy dx y x y ααβαβαβππππα+=→+=+=+=+=⎛⎫⎫⎫''===+=+=+ ⎪⎪⎪⎝⎭⎭⎭=+>':上述结果有时可以写成计算下列函数在指定点处的微分:是常数证122(1),(0),.5.1222(1)1,,.11(1)(1)(2),(1).(1).26.(1),3 3.001,11,(3).222.001x x x x x x y dy dx x dx y y dy x x x x y xe y e xe e x dy e x dx y x x x y y αααα-'=+==-'==-+=-=-++++'==+=+=+=≠-''=-∆=求下列各函数的微分:设计算当由变到时函数的增量和向相应的微分.22解 y =-(x-1)1222113333332220.0010.0011,.2.00127..1.162(1 2.002.5328.:11(1)(0).0,.33(2)()()(,,).2()2()dy y x y a a xy y y x x a y b c a b c x a y b y ---=-=-==+=⎛⎫''+=>+==- ⎪⎝⎭-+-='-+-= 求下列方程所确定的隐函数的导函数为常数0,.x ay y b-'=--222222222(3)arctan ,,,.1(4)sin cos()0sin cos sin()(1)0,cos sin().sin()sin 9.(1)2yxy y x yy xy y x yy x y x x xy y x yy y x y x y x y x y y x y x x y y x y x x y y y x x y y x y xM y ='-+'''+-++'''==-=+=+++-⎛⎫+ ⎪⎝⎭--=''++--=+-'=---求下列隐函数在指定的点的导数:222222222422240,(3,7)17319222220,,(3).73420(2)50,,.10202010()1050,,0.51051010010.()xyxyxy xyxy x x M y x yy y xy x y y y x e e x y M e e xy ye e e e y xy xy x y y y e e xe x e y f x -+-=+-+-''''---+====--⎛⎫-= ⎪⎝⎭-⎛⎫-''''+--==== ⎪-⎝⎭-= 设由下列参数方232:2(1)3333(1).(1).222ln (2),1/.ln 1(3)ttdyy dxx t t y t t dy t t t dx t x t t dy e t e dx t y e x y dy dx'=⎧=-⎪⎨=-⎪⎩-==+≠-=⎧=≠⎨+=⎩⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩=程给出,求sgn(),0.t t =≠220002211.1(,),.x y M x y a bM +=试求椭圆周上一点处的切线方程与法线方程.并证明:从椭圆的一个焦点向椭圆周上任一点发射的光线其反射线必通过椭圆的另一个焦点 222220000022202222200000002022,.(), 1.(),()x yy b x y a b a yb x x x y y y y x x a y a b a y y y x x a y x b x y a b x y b x ''+=-⎛⎫-=--+= ⎪⎝⎭⎛⎫-=--=- ⎪⎝⎭切线方程：法线方程：22221102000112200200222200000222220020000200222022200(,0),(,0),().0..,.()tan 1()1()b x F c F c c a b a b y k a y y yMF k MF k x c x cb x ya y x cb x xc a y k k F MQ b x y kk a y x c b x y a y x c a b b cx a b x y a -=->≠=-==+-----+-∠===-+-----=---焦点设切线斜率的斜率的斜率2222200222000000020022220000011222001000020022222220022222000000()();()()tan 1()1()(()b a cx b a cx b cy c x y a cy cy a cx cy b x y a y x c b x x c a y k kPMF b x y kk a y x c b x y a y x ca b b cx b a cx b a a b x y a cy c x y a cy --=-==--++++-∠===-++--++++===-++2022*******)tan .(),,.22cx b F MQ cy a cx cy PMF F MQ PMF F MQ ππ==∠+⎛⎫∠∠-∠=∠ ⎪⎝⎭和都在区间故习题2.4()()1()11()11(1),!.(2),.1(1)!(3)(1)(1).(1)(11)(11)(1).1(1)11111(4),(1)!.(1)1(1)n n x n n n n n n n n n n ny x y n y e y e n y x x y n x x x y y n x x x x x x ---+++====-==+≠-=-----++=++⎛⎫==-=-- ⎪+++⎝⎭2.()cos ,220.cos sin (cos sin ),(cos sin )(sin cos )(2sin ),22(2sin )2(cos sin )2cos 0,x x x x x x x x x x y x e x y y y e x e x e x x y e x x e x x e x y y y e x e x x e x '''=-+='-=-''=-+--=-'''-+=---+=设证明证y =2232243433.(4),2(1).4377141,,.44(4)(4)98714982,(1)2.(4)4(4)(4)x y x y y y x x y y y x x x x y y y y x x x x -'''=≠-=-+-'''==-==-++++⎛⎫⎛⎫''''=-=--== ⎪ ⎪++++⎝⎭⎝⎭设证明证23(6)(7)(6)(7)22234.(1)(21)(31),,.6!(108),0.5.0(,),?,,()0,0,0.6.x x x x x y x x x y y y y y e y py qy p q y e y e y py qy p q e e p q t λλλλλλλλλλλλλθθ=-+-=-='''=++=''''''==++=++=≠++==- 设求要使满足方程其中为常数该取哪些值该取方程的根飞轮绕一定轴转动,转过的角度与时间t的关系为解解22()()()231343,6 4.17.(),,(),(1)1()(1),()()(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1),(0)(1)((1)k nn k n k k nk n kt t t t t f x n f x k x f x x f x n n n k x x n n n k f n n n x θθ---++-'''=-+=-=-==-=-----+---++-==+- ,求飞轮转动的角速度与角加速度.角速度角加速度设其中为一个正整数求为一个正整数.解解1).k +-2(50)8.ln(1),.Leibniz y x x y =+设求由公式,解()()()()()()(50)(49)(48)(50)2(49)(48)(47)2111250495049ln(1)50(2)ln(1)2ln(1)25049(1)50(2)(1)2(1)2(1)(2)(1491)(1)100(1)(2)(1481)(1)2450(1)(2)(1471)(1y x x x x x x x x x x x x x x -----=+++++=+++++=----+++----+++----+ 482504948250)247!49!(1)10048!(1)245047!(1)(501225).(1)x x x x x x x x ----+-=-+++-+=+++12122212121212221212129.()()0.,(),()()()()0.1ax bx ax bx ax bx ax bx ax bx ax bx ax bx ax bx y C e C e C C y a b y aby y C e C e C ae C be y C ae C be C a e C b e y a b y aby C a e C b e a b C ae C be ab C e C e '''=+-++='''''++=+=+'''-++=+-++++=验证函数其中与为任意常数是微分方程的解证=()=()212121211211222112112122211210.()()20.()()(),()()(2),2(2)2ax ax ax ax ax ax ax ax ax ax y C x C e C C y ay a y y C x C e C e a C x C e e aC x C aC y e a aC x C aC e aC e a C x a C aC y ay a ye a C x a C aC ae '''=+-+=''+=++=++''=+++=++'''-+=++-验证函数其中与为任意常数是微分方程的解证=211212212121222221212()()0.cos sin ()0.sin cos ,cos sin (cos sin ).ax aC x C aC a C x C e y C t C t C C y y y C t C t y C t C t C t C t y ωωωωωωωωωωωωωωω++++=''=++='''+=--=-+=-验证函数其中与为任意常数是微分方程的解证=-习题2.55/3223/22222222222:91.32.5412.(1(1).323.sec tan.4.tan(sec1)tan.5.cot(csc1)cot1.326.111b b Cdx x Cx xdx x dx x x x Ca xdx a x Cxdx x dx x x Cd d Cxdxx xϕϕϕϕϕ-+=++++=++=+++=+=-=-+=-=--++⎛=+++⎝⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰求下列不定积分2225/43/27/423222arctan.7.4arcsin.8.(1cos)sec(sec1)tan.4249.(1)5371232610.ln||.11.dx x x Cdx x Cxxdx x dx x x Cdx x x x x Cdx x Cx x x x x⎫=++⎪⎭⎛⎫+=+++=+=++=+=++++⎛⎫++=--+⎪⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰()24/31/32/34/31/32/35/3223/21/21/2225/23/222122333.512.(2cosh sinh)2sinh cosh.31113.321243.53114.sin cosx xdx x x x dxxx x x Cx x dx x x Cxdx x x x dxx xx x x Cxx-----+==-+=--++-=-+⎛-⎛⎫+=-+++⎪⎝⎭⎝=++++⎰⎰⎰⎰⎰2212222211cot tan.sin cos2311115.263921112/ln3/ln2.392111116.arctan.(1)1x xx xxx xdx dx x x Cx xdx dxCdx dx x Cx x x x x+-⎛⎫=+=-++⎪⎝⎭⎛⎫+⎛⎫⎛⎫=+⎪⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫=--+⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=-=--+⎪++⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰121122234317.()(,).(),1().218.()()()1,().1(())1,()1,41()1.4x x x x x y x a be a b a be dx ax be C yax be C dx ax be C x C f x xf x f x x f x xf x x xf x x dx x x C C f x x x-----''=+'+=-+=-+=+++'+=+'=+=+=++=++⎰⎰⎰求解微分方程为常数设满足方程求解y =解习题2.6122112222121.(1)lim lim ()().()()(2)lim (lim(())11(1)()()lim()()()lim2()()li nbi a i nnn n i i nn n i kdx k x k b a k b a i b a b ab a a a b a i n n n n n a b a b a i a b a b a nn a b a b a λλ→→=→∞→∞==→∞→∞==∆=-=----+=-++=-+-=-+-=-+-∑⎰∑∑∑根据定积分的定义直接求下列积分:222(11/)()m ().2222.()[,]()0.(),,;0,()[,],()(),()(),(),().n dbcan b a b a a b a x y c d y x y y c y d y c x y c d y dy x dx y x x y a c b b ϕϕϕϕϕψψϕϕϕ→∞+--=-+==>===≥=+====⎰⎰设函数在上连续且试用定积分表示曲线及轴所围的图形的面积又设函数在上严格递增试求积分和其中是的反函数()()dbcay dy x ϕψ+⎰⎰解221230203.[0,1]Riemann .Riemann 111111(1)(21)12().6634..,0,0,1, 1.2,31i n n i y x n n i s n n n n nn n n n x y x y x y ξ-==→∞⎛⎫⎛⎫==--=--→→∞ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭======∑⎰⎰ 写出函数在区间上的和,其中分割为等分,中间点为分割小区间的左端点求出当时和的极限.]求定积分当时当时由题解解y =120/2/2/2/2/2212121.335.(1)(1sin ).2(1sin )(1).(1sin )(2).23.22(1)(2)0,1, 2.(,1/2),y dy x dx x dx dx x dx dx x x x x x x x πππππππππ-=-=<+<+>=+<=<<+-=+-==-=∈-∞⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰证明下列不等式当时证证21100/2/22200100.(1/2,)3.26.:(1).(2)(sin).(3).7.()[,],().x xxe dx e dxx dx x dxxdxy f x a b y f xππ∈+∞=<<=>><==⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰当时判断下列各题中两个积分值之大小设函数在上有定义并且假定在任何闭子区间上有最大值和最小值对于012111()()11()0()01::()[,],()[,]()[,]lim lim.()[,]lim lim(n ni i i i i in ni i i iT Ti ini i iT Ti iT x a x x x x b m f x x x M f x x xy f x a b m x M x y f x a b m x fλλλλξ---→→==→→==<<<<<==∆∆=∆=∑∑∑任意一个分割记为在中的最小值为在中的最大值.证明在上可积的充要条件是极限与存在并且相等设在上可积,则证1()0()011()0()011111()01)(),lim lim()().lim lim,(),lim().n bi an n bi i i i aT Ti in ni i iT Ti in n ni i i i ii i ini iTix f x dx M x f x f x dxm x M x Im x f x M xf x Iλλλλληξξ=→→==→→=====→=∆=∆=∆=∆=∆=∆≤∆≤∆∆=∑⎰∑∑⎰∑∑∑∑∑∑设则由夹挤定理,习题2.72222222211222012201.1(1)()().11(2)()sin ,()2sin(1).(3)()cos ,()cos .(4)(),()2.2.()[,].()()x x xx t x x xxadt F x F x t x G x t dt G x x x H x t tdt H x x x L x e dt L x xe e y f x a b F x f t +---'==++'==+'==-'==-==⎰⎰⎰⎰求下列变上(下)限积分所定义的函数的导函数:设在上连续证明00,()().()()11()()()()()(0)()().a x a dt a F a f a F a x F a f t dt f x a a x x x xf f a x F a f a ξξξ++∆+'=+∆-==∆≤≤+∆∆∆∆'=→∆→+=⎰⎰在处有右导数且故证3.()[,].()()(()0.()().().()0,,()().()(),()0.(()())()()()()0,()(),[,].()()0,xaxax a b f x F x F a a x b F x f t dt f t dt G a G x f x F x f x F a G x F x G x F x f x f x G x F x C x a b C F a G a =≤≤=''===='''-=-=-=-=∈=-=⎰⎰设f 在上连续假定有一个原函数且证明当时由变上限积分求导定理证G(x)=()()(),[,].xa F x G x f t dt x ab ==∈⎰()11111124.:(0,),ln .11ln ,,(0,),ln10,ln .5.()[,]|()|,([,]),.()()[,]Lipschiz :|()(xx x xadt x x dt tdt dt dt x dt x dt x dt x t xt t y f x a b f x L x a b uqz L F x f t dt a b F x F x ∈+∞='⎛⎫'==∈+∞=== ⎪⎝⎭=≤∀∈=-⎰⎰⎰⎰⎰证明当时由于故设在上可积,且其中为常数证明变上限积分在上满足条件证2122211112121212210)|||,(,[,]).,|()()|()()()().6.()sin .()sin ,()sin sin (1cos )x x x x x a ax x x x t tx x x x L x x x x a b x x F x F x f t dt f t dt f t dt f t dt Ldt x x G x ezdzdt G x e zdz G x zdz e x x e ≤-∈<-=-=≤≤==='''==+=-+⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰不妨设求函数的二阶导数x x 证解e e sin .x x习题2.8Newton-Leibniz (1)4.将下列积分改成若干个区间上定积分之和,然后分别使用公式求处其值:14130033002211443064215301.Newton-Leibniz :1(1).44(2).(3)sin cos | 2.(4)ln |ln 2.(5)(2sin )2cos 4.4411(6)(1)326124bb xx b a aa x x dx e dx ee e xdx x dx x xx x x dx x x x x x x x dx x πππππ====-=-===⎡⎤+=-+=+⎢⎥⎣⎦⎡+++=+++⎣⎰⎰⎰⎰⎰⎰用公式计算下列定积分()10422221122112212222422223.211112..2111:?21111111,2221112x x x dx x x x x dx x x x x x x x x x x x x x x x x dx x x x ----⎤=⎢⎥⎦⎛⎫-++ ⎪⎝⎭⎛⎫⎛⎫+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭''⎛⎫⎛⎫'-=-=+=+-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰⎰验证是的一个原函数并计算定积分试问下式是否成立为什么故是的一个原函数.解4112221125.41111.[1,1]2x dx x x x x x --=⎛⎫⎛⎫+=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰不成立因为在不可积.1100113341340110113.Riemann Newton-Leibniz 1(1)lim sin sin cos |1cos1.11(2)lim lim .44111(3)lim lim 1/nn k nn n n k k nn n n k k kxdx x n n k k x x dx n n n dx n k n k n →∞=→∞→∞==→∞→∞====-=-⎛⎫==== ⎪⎝⎭==++∑⎰∑∑⎰∑∑将下列极限中的和式视作适当函数的和,然后使用公式求出其值:1100ln(`1)|ln 2.1x x =+=+⎰1221110111110111/21001/21/22304.Newton-Leibniz (1)|| 1.22(2)sgn 1(1)110.111(3)22243x x x dx xdx xdx xdx dx dx x x dx x x dx x x dxx x x -----=-=-==+-=-=⎛⎫⎛⎫-=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰将下列积分改成若干个区间上定积分之和,然后分别使用公式求处其值:1321/22220021222121011111111.3416243424168(4)|sin |sin sin cos |cos |22 4.(5)([])(1)2211( 1.22x x dx xdx xdx x x x x x x dx xdx x dx x πππππππ⎛⎫-=-+--+= ⎪⎝⎭=-=-+=+=⎛⎫-=+-=+- ⎪⎝⎭=--=⎰⎰⎰⎰⎰⎰5.()[,]().[,],()()()().()()()(Newton-Leibniz )()()().ba F x ab F xc a b F b F a F c b a F b F a F x dx F c b a '∈'-=-'-='=-⎰设在上有连续的导函数试证明:存在一点使得公式定积分中指中值公式证第二章总练习题2211211|3| 11.().313,14243131()(10)lim 2;424(10)lim |3|2(10)(1),1.313(1)(3)|1,(1)4242x x x x x x f x x x x x x f x f x f x f f f x x x f x f x →→+=-=-≥⎧⎪=⎨-+<⎪⎩⎛⎫≠-=-+= ⎪⎝⎭+-==-=='⎛⎫'''=-=-=-+= ⎪⎝⎭时讨论函数的连续性和可导性时时可导.=在连续解132131(1),(1) 1.212 2 12.(), 1157 1,,,,()(,).(10)lim(2x x f f f x x x f x Ax Bx Cx D x x x A B C D f x f x +=→-⎛⎫''-=-==- ⎪⎝⎭=-<-⎧⎪=+++-≤≤⎨⎪+>⎩-∞+∞--在可导.时设函数时时试确定常数的值使在可导解=3211212)4(1).(1)(22)|2(1)()|(32)|32.(10)(10)12,(1)32(1) 5.43221232 5.{ x x x f A B C D f x f Ax Bx Cx D Ax Bx C A B C f A B C D f f A B C f A B C D A B C A B C D A B C A -=-+=-=--+-=-=-=-+-+''''-=-==-=+++=++=-+-=+++=+=''=++==-+-+=-⎧⎪-+=⎪⎨+++=⎪⎪++=⎩= -9/4, 3/4, 41/4, 13/4}.B C D ===223.()(sin 2)(),()0.()0,,(0).()(0)()sin 222(0)(0),(0)2(0).2sin cos 4.?()() 1.5,.()[1,1],g x x f x f x x g x x g g x g f x xf xg f x x xf xg x f x ==='∆-∆∆'=→∆→=∆∆+--=-222设函数其中在连续问在是否可导若可导求出x 问函数f(x)=与g(x)=为什么有相同得导数1+x 1+x因为设函数在上有定义解x解22(),[1,1]. 1.(0)0,(0)0.0,()(0)()11(00),(0)1,(0)1,(0) 1.x f x x x x f f x f x f f x x xx x f f x x x f +-≤≤+∈-≤≤=∆>∆-∆∆+∆''=≤=∆+→∆→+==∆∆∆'=且满足证明存在且等于类似故证02222222222236.()|4|,().||2,()4,()2.(2)(4)|4,(2)(4)|4,(2),(2)1,.12241,,.1(1)(1)8.()(,),x x f x x f x x f x x f x x f x f x f f x d yy x dxdy d y y x dx x dx x f x +=-='=-'''>=-==-=''''=-=--+=-+==-----∞+∞设求时不存在同理不存在.7.设求设函数在上有定义且满足下解 解=-2:(1)()()()(,);(2)(0)1;(3)0.:(,)()(0)().()()()()()(0)()(0)()(0)()(0),()(0)().1/2, 1/2,9.()0n n f a b f a f b a b f x x f x f f x f x x f x f x f x f x f x x f x f f x f f x x f x f f x x x f x +===''∈-∞+∞=+∆-∆-=∆∆∆-'''=→∆→=∆== 列性质为任意实数在处可导证明对于任意都有设证1201/2, 1/2,(1,2,);()(1,2,);, 1/20, 1/2()0?()0?(1/2)(0)1/210(),1/21/22()(0)()(0)00(1/2,0).lim 0,(0)n n n nn n n nn n x x n g x n x x f x x g x x f f n f x f f x f x x f x x+→⎧⎧=⎪⎪===⎨⎨≠≠⎪⎪⎩⎩==-==→→∞--'=→≠→= 问在处是否可导在处是否可导解()()102222220.(1/2)(0)1/211(),1/21/222()(0)()(0)00(1/2,0),lim .(0).10.()()[,],()()()().[()()]()2()n n n nn x bb baaab baag g n g x g g x g x x g x xy f x y g x a b f x g x dxf x dxg xdx f x tg x dx g x dx t f x g +→=-==→→∞--'=→≠→==≤+=+⎰⎰⎰⎰⎰不存在设及在上连续证明:证()()()()222222222()()0(*),()0,()0,[,],0.()0,2()()4()()0,()()()().bbaab aba bbba aab b baaax dx t f x dx g x dx g g x x a b g x dx f x g x dx g x dxf x dx f xg x dxf x dxg xdx +≥==∈>-≤≤⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰如果则由的连续性不等式两端都是如果(*)左端的二次函数恒非负,故其判别式非正,2212122111.111()222/2(/2)1,()(),(1),1/2222.222122(),(1).2222212./2(/2)(),1/2(1()n n n n n n n n n f x x x x x x x f x f x f x n n n nf x x x f x x f x x f x +-+=+++-'==-++++=-''=+++=+++-=-'= 求出函数在点的导数再将函数写成的形式再求由此证明下列等式:1212由类似上题的办法证明证1211221210/2(1)(/2)(1/2))(1/2)(1/2)(/2(/2)),(1/2)(1/2(1)(1/2))(1/2)(1/2)(1/21/2)(1)1/22(1(1)/2)11/22.21(1)(1)(1)113.()[0,1]()()n n n n n n n n n n x x x x x n f n n n x nx x x y f x f x d f x ++++-+-+---++-'=+=-++-=--++≠-=⎰设在连续且>0证明11111.()1().()14.ln 111()ln 1(0)1111111()ln 1;23231nx f x dxdx f x dx dx f x dt x t a n n n n b n n n ≥=≤=⎛⎫<+<> ⎪+⎝⎭+++<<++++-⎰⎰⎰⎰⎰⎰ 1证1=111111/11/11/1111()1.111(1)ln 1.111/1231111(2)ln ln ln 111,121121111ln ln 11.12nn n n n c ee n dt dtdt n n n t n n n n n n n n n -++++⎛⎫<+< ⎪⎝⎭⎛⎫=+=<= ⎪++⎝⎭⎛⎫⎛⎫==++++<+++ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫=++++>++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰⎰证11111/11/11/111l 1()1.111(1)ln 1.111/1231111(2)ln ln ln 111,121121111ln ln 11.121(3)1nn n n n nn c ee n dt dtdt n n n tn n n n n n n n n e n -++++⎛⎫<+< ⎪⎝⎭⎛⎫=+=<= ⎪++⎝⎭⎛⎫⎛⎫==++++<+++ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫=++++>++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫+= ⎪⎝⎭⎰⎰⎰ 证111n 1111.n nn n e e ⎛⎫+- ⎪⎝⎭++>=第二章总练习题2211211|3| 11.().313,14243131()(10)lim 2;424(10)lim |3|2(10)(1),1.313(1)(3)|1,(1)4242x x x x x x f x x x x x x f x f x f x f f f x x x f x f x →→+=-=-≥⎧⎪=⎨-+<⎪⎩⎛⎫≠-=-+= ⎪⎝⎭+-==-=='⎛⎫'''=-=-=-+= ⎪⎝⎭时讨论函数的连续性和可导性时时可导.=在连续解132131(1),(1) 1.212 2 12.(), 1157 1,,,,()(,).(10)lim(2x x f f f x x x f x Ax Bx Cx D x x x A B C D f x f x +=→-⎛⎫''-=-==- ⎪⎝⎭=-<-⎧⎪=+++-≤≤⎨⎪+>⎩-∞+∞--在可导.时设函数时时试确定常数的值使在可导解=3211212)4(1).(1)(22)|2(1)()|(32)|32.(10)(10)12,(1)32(1) 5.43221232 5.{ x x x f A B C D f x f Ax Bx Cx D Ax Bx C A B C f A B C D f f A B C f A B C D A B C A B C D A B C A -=-+=-=--+-=-=-=-+-+''''-=-==-=+++=++=-+-=+++=+=''=++==-+-+=-⎧⎪-+=⎪⎨+++=⎪⎪++=⎩= -9/4, 3/4, 41/4, 13/4}.B C D ===223.()(sin 2)(),()0.()0,,(0).()(0)()sin 222(0)(0),(0)2(0).2sin cos 4.?()() 1.5,.()[1,1],g x x f x f x x g x x g g x g f x xf xg f x x xf xg x f x ==='∆-∆∆'=→∆→=∆∆+--=-222设函数其中在连续问在是否可导若可导求出x 问函数f(x)=与g(x)=为什么有相同得导数1+x 1+x因为设函数在上有定义解x解22(),[1,1]. 1.(0)0,(0)0.0,()(0)()11(00),(0)1,(0)1,(0) 1.x f x x x x f f x f x f f x x xx x f f x x x f +-≤≤+∈-≤≤=∆>∆-∆∆+∆''=≤=∆+→∆→+==∆∆∆'=且满足证明存在且等于类似故证02222222222236.()|4|,().||2,()4,()2.(2)(4)|4,(2)(4)|4,(2),(2)1,.12241,,.1(1)(1)8.()(,),x x f x x f x x f x x f x x f x f x f f x d yy x dxdy d y y x dx x dx x f x +=-='=-'''>=-==-=''''=-=--+=-+==-----∞+∞设求时不存在同理不存在.7.设求设函数在上有定义且满足下解 解=-2:(1)()()()(,);(2)(0)1;(3)0.:(,)()(0)().()()()()()(0)()(0)()(0)()(0),()(0)().1/2, 1/2,9.()0n n f a b f a f b a b f x x f x f f x f x x f x f x f x f x f x x f x f f x f f x x f x f f x x x f x +===''∈-∞+∞=+∆-∆-=∆∆∆-'''=→∆→=∆== 列性质为任意实数在处可导证明对于任意都有设证1201/2, 1/2,(1,2,);()(1,2,);, 1/20, 1/2()0?()0?(1/2)(0)1/210(),1/21/22()(0)()(0)00(1/2,0).lim 0,(0)n n n nn n n nn n x x n g x n x x f x x g x x f f n f x f f x f x x f x x+→⎧⎧=⎪⎪===⎨⎨≠≠⎪⎪⎩⎩==-==→→∞--'=→≠→= 问在处是否可导在处是否可导解()()102222220.(1/2)(0)1/211(),1/21/222()(0)()(0)00(1/2,0),lim .(0).10.()()[,],()()()().[()()]()2()n n n nn x bb baaab baag g n g x g g x g x x g x xy f x y g x a b f x g x dxf x dxg xdx f x tg x dx g x dx t f x g +→=-==→→∞--'=→≠→==≤+=+⎰⎰⎰⎰⎰不存在设及在上连续证明:证()()()()222222222()()0(*),()0,()0,[,],0.()0,2()()4()()0,()()()().bbaab aba bbba aab b baaax dx t f x dx g x dx g g x x a b g x dx f x g x dx g x dxf x dx f xg x dxf x dxg xdx +≥==∈>-≤≤⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰如果则由的连续性不等式两端都是如果(*)左端的二次函数恒非负,故其判别式非正,。
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第二章 行 列 式1. 求以下9级排列的逆序数,从而决定它们的奇偶性1) 1 3 4 7 8 2 6 9 5; 2) 2 1 7 9 8 6 3 5 4; 3)9 8 7 6 5 4 3 2 1;解:1) 所求排列的逆序数为:()1011033110134782695=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
2) 所求排列的逆序数为:()1810345401217986354=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
3) 所求排列的逆序数为:()()36219912345678987654321=-=+++++++=τ， 所以此排列为偶排列。
2.选择i 与k 使1) 1274i 56k 9成偶排列； 2) 1i 25k 4897成奇排列。
解: 1) 当3,8==k i 时, 所求排列的逆序数为:()()10011314001274856399561274=+++++++==ττk i ，故当3,8==k i 时的排列为偶排列.。
2)当6,3==k i 时, 所求排列的逆序数为:()()5110110101325648974897251=+++++++==ττk i ，故当6,3==k i 时的排列为奇排列。
3.写出把排列12345变成排列25341的那些对换。
解: 12345()()()2534125431214354,35,22,1−−→−−−→−−−→−。
4.决定排列()211 -n n 的逆序数,并讨论它的奇偶性。
解: 因为1与其它数构成1-n 个逆序,2与其它数构成2-n 个逆序,……n n 与1-构成1个逆序,所以排列()211 -n n 的逆序数为()[]()()()时排列为奇排列。
当时，排列为偶排列；故当34,2414,4211221211++=+=-=+++-+-=-k k n k k n n n n n n n τ5.如果排列n n x x x x 121- 的逆序数为k ,排列121x x x x n n -的逆序数是多 少?解: 因为比i x 大的数有i x n -个,所以在121x x x x n n -与n n x x x x 121- 这两个排列中,由i x 与比它的 各数构成的逆序数的和为i x n -.因而,由i x 构成的逆序总数 恰为 ()()21121-=-+++n n n 。
而排列n n x x x x 121- 的逆序数为k ,故排列121x x x x n n -的逆序数 为()k n n --21。
6.在6阶行列式中,651456423123a a a a a a , 256651144332a a a a a a 这两项应带有 什么符号?解: 在6阶行列式中,项651456423123a a a a a a 前面的符号为 ()()()11)1(44312645234516=-=-++ττ 。
同理项256651144332a a a a a a 前面的符号为 ()()()()11146234165341562=-=-++ττ 。
所以这两项都带有正号。
7．写出4阶行列式中所有带有负号并且因子23a 的项。
解： 所求的各项应是44322311a a a a - ， 41342312a a a a - ， 42312314a a a a - 。
8．按定义计算行列式：1）000001002001000n n - 2）.000100002000010n n -3）nn 000000100200100- 。
解：1）所给行列式的展开式中只含有一个非零项11,21n n n a a a -， 它前面的符号应为()[]()2)1(21)1(11---=-n n n n τ ，所以原行列式=()()!121n n n --。
2）所给行列式的展开式中只含有一个非零项1,12312n n n a a a a - ， 它前面的符号应为()()()112311--=-n n τ ，所以原行列式=()n n 11--！。
3）所给行列式的展开式中只含有一个非零项nn n n n a a a a 1,12,21,1--- ， 它前面的符号应为()()()[]()()()221212111-----=-n n n n n τ ，所以原行列式=()()()n n n 2211---！。
9．由行列式定义证明：0000000002121215432154321=e e d d c c b b b b b a a a a a 解：行列式展开的一般项可表示为5432154321j j j j j a a a a a ，列标543j j j 只可以在1，2，3，4，5中取不同的值，故三个下标中至少有一个要取3，4，5列中之一数，从而任何一个展开式中至少要包含一个0元素，故所给行列式展开式中每一项的乘积必为0，因此原行列式值为0。
10． 由行列式定义计算()x x x x x x f 111123111212-= 中4x 与3x 的系数，并说明理由。
解：含有4x 的展开项只能是44332211a a a a ，所以4x 的系数为2；同理，含有3x 的展开项只能是44332112a a a a ，所以3x 的系 数为-1。
11.由0111111111= ， 证明：奇偶排列各半。
证：由题设，所给行列式的展开式中的每一项的绝对值等于1。
而行列式的值为0，这说明带正号与带负号的项的项数相等.根据行列式的定义，其展开式中的每一项的符号是由该乘积中各因子下标排列的逆序数所决定的，即当该乘积中各因子的第一个下标排成自然顺序，且第二个下标所成排列为偶排列时， 该项前面所带的符号为正，否则为负号，所以，由带正号的项与带负号的项数相等即说明奇偶排列各半。
12．设()112111222211211121111-------=n n n n n n n a a a a a a a a a x x x x P，其中121,,,-n a a a 是互不相同的数。
1）由行列式定义，说明()x P 是一个1-n 次多项式； 2）由行列式性质，求()x P 的根。
解：1）因为所给行列式的展开式中只有第一行含有x ，所以若行列式的第一行展开时，含有1-n x 的对应项的系数恰为()11+-n 乘一个范德蒙行列式212112323322222212111111-------n n n n n n n a a a a a a a a a a a a于是，由121,,,-n a a a 为互不相同的的数即知含有1-n x 的对应项的系数不为0，因而()x P 为一个1-n 次的多项式。
2） 若用121,,,-n a a a 分代替x 时，则由行列式的性质知所给行列式的值为0，即()0=i a P .故()x P 至少有1-n 个根121,,,-n a a a .又因为()x P 是一个1-n 次的多项式，所以121,,-n a a a 必是()x P 的全部根。
13．计算下面的行列式：1）6217213424435431014327427246- 2）yxyx x yx yy x y x+++3）3111131111311113 4）3214214314324321 5）y y x x -+-+1111111111111111 6）()()()()()()()()()()()()2222222222222222321321321321++++++++++++d d d d c c c c b b b b a a a a解：1） 原式=621114431232711106217211000443543200032742710005==55510294621132711062110443113271010⨯-=-= 。
2）原式=xyx y xy x yy x yxy x x y x yx y x y yx ---++=+++++001)(2222222 =()332)(2y x xy x yx y x +-=---+。
3）原式=4886200002000020111163116131611361116=⨯==。
4） 原式=11102220311043211032110214101431043210------= =20160402220400220311=--=--- 。
5）原式=yy x x y y y x x x --=--101000011000111100111100 6）原式=221222122212221252321252321252321252321222222222++++=++++++++++++d d c cb b a a d d d dc c c cb b b b a a a a =0 。
14.证明 2221112222221111112c b a c b a c b ab a ac c b b a a c c b ba a c cb =+++++++++。
证明：由行列式的性质，有左边=222222221111111b a a c c b a b a a c c b a b a a c cb a ++++++++++++ =22222211111c b c b a c b c b a c b cb a --++--++--++ =2=222111c b a c b a cb a右边 。
15．算出下列行列式的全部代数余子式：1）3000120012104121- 2）410123211- 解：1）611-=A ， 012=A ， 013=A ，014=A ， 1221-=A ， 622=A ，023=A ，024=A ，2,1,0,70,3,6,154443424134333231-=====-=-==A A A A A A A A 。
2）3,12,7131211=-==A A A ， 1,4,6232221-===A A A ， 5,5,5333231==-=A A A 。
16．计算下面的行列式：1）1234522131121111- 2）210112111311213111211----3）531212133215311210241210-- 4）2103122101102112321102110211---解：1）原式=21001000511011113210411051101111---=------ =11000210051101111=-- 。
2）原式=10231121406130341211023112122212113121--=--- =-123461334121-=-()12133235436624121-=--+-+ 。