线性代数公式定理总结

2019-08-31 17:39

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第一章 行列式

1.逆序数 1.1 定义

n个互不相等的正整数任意一种排列为:i1i2???in,规定由小到大为标准次序,当某两个元素的先后次序与标准次序不

同时,就说有一个逆序数,该排列全部逆序数的总合用?数字的个数之和。 1.2 性质

一个排列中任意两个元素对换,排列改变奇偶性,即 ?2证明如下:

设排列为a1?alab1?bmbc1?cn,作m次相邻对换后,变成a1?alabb1?bmc1?cn,再作m?1次相邻对换后,变成a1?albb1?bmac1?cn,共经过2m?1次相邻对换,而对不同大小的两元素每次相邻对换逆序数要么增加1 ,要么减少1 ,相当于?2故原命题成立。

2.n阶行列式的5大性质

性质1:转置(行与列顺次互换)其值不变。 性质2:互换任意两行(列)其值变号。

性质3:任意某行(列)可提出公因子到行列式符号外。 性质4:任意行列式可按某行(列)分解为两个行列式之和。 性质5:把行列式某行(列)?倍后再加到另一行(列),其值不变。

行列式的五大性质全部可通过其定义证明;而以后对行列式的运算主要是利用这五个性质。

评 注 对性质4的重要拓展: 设n阶同型矩阵,

n?i1i2???in?表示,??i1i2???in?等于它所有数字中后面小于前面

???1??1。

???1??1,也就是排列必改变改变奇偶性,2m?1次相邻对换后?2???1?2m?1?1???1??1,

A??aij?; B??bij??A?B??aij?bij?,而行列式只是就某一列分解,所以,A?B应当

是2个行列式之和,即A?B?A?B。

评 注 韦达定理的一般形式为:

nn?1n?2nan?1an?2nna???a0?0??xi??; ?xixj?; ?xi???1?0ananani?1i?j?1i?1nanx?an?1x?an?2x

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一、行列式定义 1.定义

a11a21?an1a12a22?an2????a1na2n??ann?(?1)?(j1j2?jn)a1j1a2j2?anjn

其中逆序数 个数.

后面的j1小的数的个数 ?j2后面比j2小的数的个数???jn?1后面比jn?1小的数的??j1j2?nj??j12.三角形行列式

a110?0a12a22?0????a1na11a2na?21??annan10a22?an2?0?0 ?a11a2?2ann

???ann00?an1?0?????ann?1a1na11a2na?21??annan1a12a22?0?a1nn?n?1??0???n?n?1??2?1?????1?a1na2n?1?an1???1?2a1na2n?1?an1

???0二、行列式性质和展开定理

1.会熟练运用行列式性质,进行行列式计算. 2.展开定理

ai1Ak1?ai2Ak2???ainAkn??ikA a1jA1k?a2jA2k??anjAnk??jkA

三、重要公式 设A是n阶方阵,则 1.2.3.

AT?A

?1A?1?AA*?A

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4.kA?knA

5.

AB?AB,其中B也是n阶方阵

6.设B为m阶方阵,则

AC0B?A0CB?AB

0ACAmnBC?B0???1?AB

7.范德蒙行列式

11?1x1x2?xnx21x22?x2n??xi?xj?

????1??j?i?nxn?11xn?1n?12?xn四.有关结论 1.对于

An?n,Bn?n

(1)

A?0??A?0 (2) A?B??A?B

2.

A为n阶可逆矩阵

行变?A?E?A?E(A与E等价)

列变?AX?0只有惟一零解

?AX?b有惟一解(克莱姆法则) ?A的行(列)向量组线性无关

?A的n个特征值?i?0,i?1,2,?,n

?A可写成若干个初等矩阵的乘积 ?r(AB)?r(B) ?ATA是正定矩阵

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?A是Rn中某两组基之间的过渡矩阵

3.

A为n阶不可逆矩阵

A?0 ?AX?0有非零解 ?r(A)?n ?0是A的特征值 ?A??A

4.若A为n阶矩阵,?i(i?1,2?n)为A的n个特征值,则A???i

i?1n5.若A~B,则A?B

行列式的基本计算方法:

1. 应用行列式的性质化简行列式(例如化为三角形行列式就是一个常用方法)。

2. 按行(列)展开行列式(在此基础上,有些题可用数学归纳法、有些题可用递推关系式来计算行列式)。 在实际使用中,常常将上述两种方法交替使用。

行列式的计算是行列式的重点内容,特别是低阶行列式及简单的n阶行列式的计算一般总要遇到(例如求特征值),因此,务求熟练掌握。 典型题:

一. 数字行列式的计算. 1. 利用行列式的定义. 2. 利用行列式的基本性质.

3. 一般的数字行列式,三角化,爪形行列式,行列式按某行(列展开),利用特征值、特征向量求。递推公式. 二. 行列式的代数余子式的相关计算. 三.

A?B类型成抽象行列式的计算.

1.与向量成分块矩阵结合 2与特征值、特征向量结合. 4 与代数余子式结合.

四.范德蒙行列式与克莱姆法则

第二章 矩阵

一 内容概要 1 矩阵的概念

注意它和行列式的区别:1)表现形式上的差别;2)表现本质上的差别,一个是数(行列式是数),而矩阵是一个符号;3)一般地当A是一个方阵时候,

2矩阵的运算及其运算律 (1)矩阵的相等; (2)矩阵的线性运算:

A才有意义,但是A?A;此外当A是长方形矩阵时A没有意义。

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a)矩阵的和:A+B 注意A和B要是阶数一致的矩阵(或称同型矩阵); b)矩阵的数乘(或称数乘矩阵)

kA?k(aij)m?n??kaij?m?n;

c)一般地,若线性运算;

A1,A2,?,At是同型矩阵,则k1A1?k2A2???ktAt有意义,称为矩阵A1,A2,?,At的一个

3矩阵的转置

将矩阵A的行列互换,得到新的矩阵4 矩阵的乘法 矩阵乘法的定义:

AT或A?,称为矩阵A的转置。

Am?nBn?s??Cij?m?s

注意指出:在定义中,第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数,而

cij?ai1b1j?ai2b2j???ainbnj??ai1ai2?b1j????b2j??ai4???

????b??nj?5 关于矩阵运算的运算律要注意的问题: 1)一般地致;例如

AB?BA其原因是a)AB与BA不一定同时有意义;b)即使AB与BA都有意义,AB与BA的阶数也未必一

A??aij?3?2,B??bjt?2?3,则AB与BA都有意义,但其阶数不同;

c)即使AB与BA其阶数相同,但AB与BA也未必相同;如果AB=BA,则称A与B是可以交换的。

例如

?11??11????A??,B??,则AB与BA都有意义,但是AB?BA ????11???1?1?2)矩阵的乘法不满足消去律, 即一般地若

AB?AC,A?0,推不出B?C,例如若AX?0,A?0,推不出X?0

T3)若

?AB??BTAT AB有意义,则3 几种特殊类型的矩阵

(1)0矩阵;(2)单位矩阵;(3)对角矩阵;数量矩阵;(4)三角矩阵;上三角、下三角矩阵; (5)对称矩阵:若

A??aij?n?n,aij?aji,即A?AT;

(6)反对称矩阵:若

A??aij?n?n,aij?-aji,即A?-AT;

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