证明:设c1,?,cs,c不全为0,使得c1?1???cs?s?c??0
则其中c?0,否则c1,?,cs不全为0,与条件?1,?,?sc1?1???cs?s?0,
无关矛盾。于是???cc1?1???s?s。 cc ④当???1,?,?s时,表示方式唯一??1??s无关
(表示方式不唯一??1??s相关)
⑤若?1,?,?t??1,?,?s,并且t?s,则?1,?,?t一定线性相关。 证明:记A???1,?,?s?,B???1,?,?t?,
则存在s?t矩阵C,使得 B?AC。
Cx?0有s个方程,t个未知数,s?t,有非零解?,C??0。
则B??AC??0,即?也是Bx?0的非零解,从而?1,?,?t线性相关。
各性质的逆否形式
①如果?1,?2,?,?s无关,则s?n。
②如果?1,?2,?,?s有相关的部分组,则它自己一定也相关。
③如果?1??s无关,而????1,?,?s,则?1,?,?s?无关。
⑤如果?1??t??1??s,?1??t无关,则t?s。
推论:若两个无关向量组?1??s与?1??t等价,则s?t。
极大无关组
一个线性无关部分组?I?,若#?I?等于秩?1,?2,?4,?6??I?,?I?就一定是极大无关组
①?1,?2,?,?s无关?? ??1,?2,?,?s??s
②???1,?2,?,?s? ? ??1,?2,?,?s,???? ??1,?,?s? 另一种说法: 取?1,?2,?,?s的一个极大无关组?I?
?I?也是?1,?2,?,?s,?的极大无关组??I?,?相关。 证明:???1,?,?s????I???I?,?相关。
?? ??1,?,?s?,???1??s ? ??1,?,?s,???? ??? ?,?,??1,??/?,?,?1s1s? ③?可用?1,?,?s唯一表示?? ??1,?,?s,?? ?? ??1,?,?s??s ④?1,?,?t??1,?,?s?? ??1,?,?s,?1,?,?t??? ??1,?,?s?
?? ??1,?,?t??? ??1,?,?s?
⑤?1,?,?s??1,?,?t?? ??1,?,?s??? ??1??s,?1??t??? ??1,?,?t?
矩阵的秩的简单性质 0?r?A??mi?nm,n? r?A??0?A?0 A行满秩:r?A??m A列满秩:r?A??n
n阶矩阵A满秩:r?A??n
A满秩?A的行(列)向量组线性无关 ?A?0 ?A可逆
?Ax?0只有零解,Ax??唯一解。
矩阵在运算中秩的变化
初等变换保持矩阵的秩 ①rAT?r?A?
②c?0时,r?cA??r?A? ③r?A?B??r?A??r?B? ④r?AB??min?r?A?,r?B??
⑤A可逆时,r?AB??r?B?
弱化条件:如果A列满秩,则??AB????B? 证:下面证ABx?0与Bx?0同解。 ?是ABx?0的解?AB??0
?B??0??是Bx?0的解
??B可逆时,r?AB??r?A?
⑥若AB?0,则r?A??r?B??n(A的列数,B的行数) ⑦A列满秩时r?AB??r?B? B行满秩时r?AB??r?A?
⑧r?AB??n?r?A??r?B?
解的性质
1.Ax?0的解的性质。 如果
?1,?2,?,?e是一组解,则它们的任意线性组合
c1?1?c2?2???ce?e一定也是解。
?i,A?i?0?A?c1?1?c2?2???ce?e??0 2.Ax?????0?
①如果?1,?2,?,?e是Ax??的一组解,则
c1?1?c2?2???ce?e也是Ax??的解?c1?c2???ce?1 c1?1?c2?2???ce?e是Ax?0的解?c1?c2???ce?0
A?i????i
A?c1?1?c2?2???ce?e??c1A?1?c2A?2???ceA?e ??c1?c2???ce??
特别的: 当?1,?2是Ax??的两个解时,?1??2是Ax?0的解 ②如果?0是Ax??的解,则n维向量?也是Ax??的解??的解。 解的情况判别
方程:Ax??,即x1?1?x2?2???xn?n?? 有解????1,?2,?,?n
???A|?????A?????1,?2,?,?n,??????1,?2,?,?n?
无解???A|?????A? 唯一解???A|?????A??n 无穷多解??0是Ax?0???A|?????A??n
方程个数m:
??A|???m,??A??m
①当??A??m时,??A|???m,有解②当m?n时,??A??n,不会是唯一解 对于齐次线性方程组Ax?0,
只有零解???A??n(即A列满秩)(有非零解???A??n)
特征值特征向量
?是A的特征值??是A的特征多项式xE?A的根。
两种特殊情形:
(1)A是上(下)三角矩阵,对角矩阵时,特征值即对角线上的元素。
?? 1? A??0?0? xE?A?*? 20*???? ? 3???*x?? 20?*????x?? 1??x?? 2??x?? 3? x?? 3x?? 100 (2)r?A??1时:A的特征值为0,0,?,0,tr?A? 特征值的性质
命题:n阶矩阵A的特征值?的重数?n?r?? E?A? 命题:设A的特征值为? 1,? 2,?,? n,则 ①? 1? 2?? n?A ②? 1?? 2???? n?tr?A? 命题:设?是A的特征向量,特征值为?,即A????,则 ①对于A的每个多项式f?A?,f?A???f?x??
②当A可逆时,A???11??,A*??|A|??
命题:设A的特征值为? 1,? 2,?,? n,则
①f?A?的特征值为f?? 1?,f?? 2?,?,f?? n?
②A可逆时,A?1的特征值为
111 ,,?,? 1? 2? n A*的特征值为
|A||A||A| ,,?,? 1? 2? n ③A的特征值也是? 1,? 2,?,? n 特征值的应用
①求行列式|A|?? 1,? 2,?,? n ②判别可逆性 ?是A的特征值?T? E?A?0?A?? E不可逆 A?? E可逆??不是A的特征值。
当f?A??0时,如果f?c??0,则A?cE可逆
若?是A的特征值,则f???是f?A?的特征值?f????0。 f?c??0?c不是A的特征值?AcE可逆。 n阶矩阵的相似关系
当AU?UA时,B?A,而AU?UA时,B?A。