《线性代数》讲义 第 6 页 共 30 页
x(7)
yx?yxyx?y2222?xx?y222?x2x(答:?2(x3?y3))(8)(答:x2y2)
22?y22y2?y222x
ax
a
a...a
a...a
x...a(答:[x?(n?1)a](x?a)n?1)---【重点题型】
a
(9)计算n阶行列式a
............aaa...x
12*(10)32343...4...5...n1n(n?1)nn?1(n?1)22(答:(?1))---【重点题型】 ?2............n12...n?1n(n?1),有 2111?【解:各行都加到第一行,后提取
1232343...4...5...n11230110?01n(n?1)2?2............n12...n?11按第一行展开1最后一列n(n?1)2???????依次减前一列2????n12?n?111?n1第一行乘?1n(n?1)???????加到各行2111?n1各列加到n?1n(n?1)...????最后一列211?1?1...?1?1(n?2阶)
10...234?345?1?1?n1?1
?1???n1?n1?10......11?nn...nn...?n...00?11?11?1?nn(n?1)?????????211?n?11?n1?11各提取n(n?1阶)
0?n...?n0...10...1?1...001...110...00...?1n(n?1)n?2?????n?.........第二行起20?1...0?10...00...(n?1阶) 000?1?10按最后列展开???nn?1(n?1)?(?1)n?(?1)2mshzq
《线性代数》讲义 第 7 页 共 30 页
1各行提???nn?1(n?1)(??1)n(??1)n?11取(?1)2...(n?2阶)
11?nn?1(n?1)(??1)n(??1)n?1?(?1)n?112...(n?3阶)??
1n(n?1)?nn?1(n?1)(??n?1n?(n?1)???32?nn?1(n?1)21)(??1)?(?1)2【注意:(?1)n?1?(?1)n?1】四、本章小结(略)
-----------------------------------------【人生不如意者十之八九,所以要常思一二】 第二章 矩阵
一、关于矩阵的一些概念
??a11a12...a1n???a11a12...a1n?m?n矩阵:?a21a22...a?2n??; n阶方阵:?a21a?22...a2n?.........??.........??;
?am1am2...a??mn?m?n?an1an2...a?nn?n?n
同型矩阵:行列数相同的矩阵;
??a1????a1?行矩阵:?a1a2...a?a2?;对角矩阵:?a?2n?;列矩阵:?????; ??????an????a?n???a11a12...a1n??0...0??上、下三角矩阵:?0a...a??a11222na22...0???.........??;?a21?.........??11?;单位矩阵E或I:???00...a??nn??an1an2...a???nn??零矩阵O:元素全部为零的矩阵。 二、矩阵的运算
1、同型矩阵的加减法 2、数乘矩阵:?A?(?aij)m?n
3、矩阵左乘积:设A?(aij)m?s,B?(bij)s?n,则乘积AB?C?(cij)m?n是个m?n矩阵
其中cij?ai1b1j?ai2b2j?...?aisbsj【即A的第i行与B的第j列对应元素乘积之和为cij】 注意:
mshzq
????;
??
1《线性代数》讲义 第 8 页 共 30 页
1A的列数=B的行数,A才能左乘B;其积AB为A的行数,B的列数 ○
2一般不满足交换律:AB?BA,如若AB?BA,则称A、B是可交换的 ○
3不满足消去律:当AC?BC且C?O,也没有A?B ○
4两个非零矩阵的乘积可能是零矩阵 ○
4、运算律:○1结合律(AB)C?A(BC) ○2左右分配律 ○3数乘结合律
04幂:规定A?E,Ak○
??A...A,AkAl?Ak?l,(Ak)l?Akl【注意:(AB)l?AlBl】
k个5、矩阵的转置:设A?(aij)m?n将行列依次互换,为A的转置矩阵,记作:AT?(aji)n?m
性质○1(AT)T?A ○2(A?B)T?AT?BT ○3(kA)T?kAT ○4(AB)T?BTAT 6、当A?A时,称A为对称矩阵 7、例题与习题:
T?1???10(1)已知B?2,C?(3?11),且A?BC 求A---【重点题型】
????1???3?11???【解:BC?6?22,CB?2,A2?(BC)(BC)?B(CB)C?2BC, ????3?11???3?11???A3?(BC)(BC)(BC)?B(CB)(CB)C?22BC,如此类推,有A10?29BC?29?6?22?】
??3?11??(2)矩阵A为三阶矩阵,若已知|A|?m,求?mA
【解:?mA?(?m)A??m34】
5????10?0??? 15? 1?????? 02?0??10123?1?2?412 0????????312?1??02? 123???????(3)计算○1?246???1?2?4?○2?3?????01 1?○031 0?212??10???369?? 1 2 4??30?1?????????03?a00??000?3n?1?2??11?????(4)计算○1?2?3?0b0? ○4?a00? ○○???3 4? ?01? ?bc0??00c?????n5?2?1?5○??3?2??(答:n为奇数时,本身;n为偶数时,单位矩阵) ??mshzq
n
《线性代数》讲义 第 9 页 共 30 页
?103??100?????(5)已知A??021?,B??021? 求○1?A?B??A?B?;○2A2?B2,可得出什么结论?
?001??301?????(6)判断题○1(AB)T?ATBT;【错】○2A2?E2?(A?E)(A?E);【对】
23若A?O则A?O;【错】○4若AX○
?AY且A?O,则X?Y;【错】○5(AB)k?AkBk。【错】
(7)若A,B时可交换的,即AB?BA,求证○1(A?B)2?A2?2AB?B2;2?A?B??A?B??A2?B2 ○(8)单项选择题
1设有矩阵A3?2,B3?3,C2?3,D3?1,则下列运算中没有意义的是( D ) ○
(A)BACD; (B)AC?DD?B; (C)AB?3C; (D)AC?DD
TTT?10a??1??a???????2若2?10?0?2,则a?( C ) ○????????011?????1?????1??(A)
111 (B) (C) (D)1 4323设A,B均为n阶矩阵,A?O且AB?O,则下列成立的是( D ) ○
22222(A)BA?O (B)B?O (C)(A?B)(A?B)?A?B (D)(A?B)?A?BA?B
4设A,B均为n阶矩阵,则下列命题正确的是( B ) ○
22233(A)若A?E,则A?E 或?E (B) 若AB?BA,则(A?B)(A?AB?B)?A?B
kkk(C)若k正整数,则(AB)?AB (D)若矩阵C?O且AC?BC则A?B
5设A为m?n矩阵,则下列结论不正确的是( A ) ○
(A)AA?AA是对称矩阵 (B)AA是对称矩阵 (C)E?AA是对称矩阵 (D)AA是对称矩阵
TTTTT?101???nn?16设A?020,n为正整数,且n?2,则A?2A?( C ) ○????101?? (A) 2A (B)E (C)O (D) 22nn?1A
?101??202??101???????232【解:A?020?040?2A,A?020?2A,如此类推
??????????101???202???101??有A?2Ann?13?2n?1A?2?2n?2A?O,故选C】
mshzq
《线性代数》讲义 第 10 页 共 30 页
7设A,B均为n阶上三角矩阵,则下述结论中不正确的是( D ) ○
(A)A?B仍为上三角矩阵 (B)kA 仍为上三角矩阵 (C)AB仍为上三角矩阵 (D)AB仍为上三角矩阵
TT8设矩阵B?(,0,...,0,)为1?n矩阵。记A?E?BB,C?E?2BB则AC?( C ) ○
T(A)0 (B) ?E (C)E (D) E?BB
T1212【提示:AC?(E?BTB)(E?2BTB)?E?BTB?2(BTB)(BTB)?E?BTB?2BT(BBT)B】
?1???Tn9设矩阵A??0?,矩阵B?AA,n为正整数,则B?( A ) ○
?1???(A)2n?1B (B) 2nB (C) 2n?1B (D) 2n?2B
?1??101??1???????TT【提示:B?AA??0??101???000?,而AA??101??0??2
?1??101??1???????所以,B2?(AAT)(AAT)?A(ATA)AT?2AAT,B3?(2AAT)(AAT)?22AAT,如此类推
有答案B?2三、矩阵的初等变换
1、矩阵的秩:阶梯型矩阵下的非零行的行数r为矩阵的秩,记作r(A)?r 2、矩阵的三种初等变换【主讲---初等行变换】
1对换变换:互换矩阵的两行(列),即ri?rj(ci?cj) ○
2倍乘变换:非零数k遍乘某行(列),即kri(kci) ○
3倍加变换:某行(列)遍乘k加到另一行(列),即ri?krj(ci?kcj) ○
结论:
☆初等矩阵:单位矩阵E经过一次初等变换得到的矩阵
☆矩阵等价:矩阵A经过有限次初等变换得B,称A与B等价,记作:A?B 【用途:化矩阵为阶梯型矩阵(即可求矩阵的秩);求逆矩阵;解线性方程组】 3、例题与习题
(1)用初等行变换化下列矩阵为阶梯型,写出它的秩
nn?1B,故答:A】
?11????21?22?16????2??1?211?2431?23?? ○○?? ○3?1????581181?2?????1?2?4??03?1?2???1?45?????123?17? ○4?3?211???05?10???435???30??2?
mshzq