解线性方程组:
克莱姆法则: 方程组有解且唯一;
逆矩阵(初等变换): 利用逆矩阵可解 线性方程组;
当系数行列式D =0时,则方程组无解 或 有无穷解;
齐次式 : 等式右边全为零(标准方程). 注意: x^3 + 2*x^2 - 5 = 0 不是标准方程,因为它的常数项不为零;
齐次线性方程组(增广矩阵):
1.只有零解, 此时 D =/= 0 ,且是唯一解;
2. 有非零解,此时 D =0, 且是无穷解;
矩阵的变换:
A~B:
A与B 等价,即 A 经过 有限次 初等变换 可变成B;
性质: 1. 反身性: A~A;
2. 对称性: A~B, B~A;
3. 传递性: A~B, B~C, A~C;
满秩矩阵: 可逆矩阵;
等价标准型:
初等矩阵:
单位矩阵经过一次初等变换 所获得的矩阵;
性质: E(i,j) : 第 i 行 与 j 行 换位置;
E( i(k) ): 第 i 行 的k 倍;
E(i, j(k) ): 第 j 行的 k 倍 加到 i 行;
左乘:
初等矩阵 * 矩阵 = 矩阵的 行 初等变换( 按照 行初等矩阵 的规则 变换)
右乘:
矩阵 * 初等矩阵 = 矩阵的 列 初等变换( 按照 列初等矩阵 的规则 变换);
: A 与 B 行等价;其充要条件为: 存在 n 阶 可逆矩阵P,使得 PA=B;
: A与B 列等价; 其充要条件为: 存在n 阶可逆矩阵Q ,使得 AQ =B;
m*n阵中 A与B 的充要条件:
存在 m 阶可逆阵 P, n 阶可逆阵 Q, St PAQ = B.
PAQ = p1* p2* p3 ....pn* A*q1 *q2 *q3 ...qn = B;
若 AX=B, 则 X = A^-1 *B;
增广矩阵(A,B)= (E,A^-1 * B) ;
方阵A 可逆的充要条件:
A 可表示为 若干矩阵的乘积; 即 A ~ E;
矩阵的秩:
矩阵的k 阶子式:
在 m*n 阶矩阵中, 任取 k行k列,(k<=m, k<=n),由它们 的交点 构成的 k^2 个元素 按照原来的顺序构成的行列式;
k阶子式的个数:
零子式: 当一个 k阶子式 = 0时,称为 零子式;
秩:
若r 为矩阵 A 的 非零子式 的最高 阶数, 则 r称为 矩阵A 的秩;记作: ,
或
属性:
规定: R(0) =0: 即 零矩阵 的秩 为零;
m*n 阶 矩阵的秩: 0 <= R(A) <= min(m,n);
R(A) = R(A^t);
满秩矩阵 等价于 可逆矩阵; 降秩矩阵 等价于 不可逆矩阵;
性质:
R(PAQ) = R(PA) = R(AQ) = R(A); 其中,P,Q为可逆矩阵;
max{ R(A), R(B) } <= R(A,B) <= R(A) + R(B);
max{R(A), R(B) } <=
<= R(A) +R(B);
R(A+B) <= R(A)+R(B);
R(AB) <= min{ R(A),R(B) }
矩阵解线性方程组:
若系数矩阵为 A, 则 记: 为 增广矩阵;
解的个数:
1.唯一解: R(A)=R() = 未知数的个数;
2.无穷解: R(A) = R() < 未知数的个数;
3.无解: R(A) =/= R();
自由未知量的个数: = 未知数的个数 - 秩;
对于讨论参数 形问题(即参数为何值时,有唯一解?无解?无穷解?),其方法有:
1.利用 秩 计算; 2. 利用 克莱姆法则;
向量组:
n 维向量:
由 a1,a2 ... an 组成的 有序数组 称为 n维向量, 每个数 称为 其 分量;
这里的 n维 向量 即 指的是 行 (或者是 列) 矩阵; 一行n列的矩阵 称为 行 向量;
向量组:
同一维度 的向量构成的集合,称为 向量组;
eg: m*n 阵中, 列向量组为 :
, 行向量组为:
向量组的线性组合:
如: 有向量组:
实数组: k1,k2 ... kn ;
则 称: k1*a1 + k2*a2 + ...+ kn*an 为向量组A 的线性组合;
若一个向量 b=k1*a1 + k2*a2 + ...+ kn*an, 则 称 b 为 向量组A 的一个线性组合; 或 称 b 能够由 向量组A 线性表示;
向量组的线性表示:
若 向量组A :a1,a2 ...an;
向量组B :b1,b2 ...bn;
若 B 中的每一个向量都能由 向量组A 线性表示, 则称 向量组B 能由向量组A 线性表示;
向量组等价:
R(A) = R(B) = R(A,B) <==> 若向量组 A 与 向量组B 能够互相表示,则称 向量组A 与B 等价;
若向量组 B 能 由 向量组 A 线性表示, 则 R(B) <= R(A);
线性相关 与 线性无关:
若向量组A: a1,a2 ... am
有:不全为零的实数组: λ1,λ2 ... λm;
使得 λ1*a1 + λ2*a2 + ... λm*am =0, 则 称 向量组 A 线性相关,否则线性无关;
向量组线性相关的条件:
当且仅当向量组中 至少有一个向量 可 由 其余向量线性表示;
性质:
m 个 n维 向量 (m>n) 构成的向量组 一定 线性相关;
若向量组A : a1,a2,... am 线性无关;
向量组B:a1,a2,... am,b 线性相关;
则b 能 由 向量组 A 线性表示, 且表达式唯一;
反之,若向量B 线性无关,则向量A 也线性无关;
向量组的秩:
若 A 为 一个向量组, A 的部分组 A0: a1,a2, ... ar 满足:
1. A0: a1,a2,... ar 线性无关;
2. A 的任意向量 都可 由 A0 线性表示;
则称 A0 为 向量组 A 的一个最大线性无关组, 简称 最大无关组, r 称为向量组 A 的秩,记作 :
注: 只含有 零向量的向量组,规定秩为零;
一个线性无关向量组 就是其本身;
向量组的最大无关组 一般不是唯一的;
矩阵的秩 = 行向量组的秩 = 列向量组 的秩;
向量组 b1,b2 ... bm 能由 向量组 a1,a2 ... am 线性表示的充要条件:
R(a1,a2 ... am) = R(a1,a2 ... am, b1,b2 ... bm);
若向量组 b1,b2 ... bm 能由 向量组 a1,a2 ... am 线性表示:
则 R (b1,b2 ... bm) <= R(a1,a2 ... am);
线性方程组的解的结构:
若 ε1,ε2 是 齐次式 的解, 则 x = ε1+ε2, x= k*ε1 , 及 x= k1*ε1+k2 仍是它 的解,即两个解的任意线性组合 ,仍是它的解;
基础解系:
若 ε1,ε2 ... , 若ε(n-r) 是Ax =0 的解,其满足:
1. ε1,ε2...ε(n-r) 线性无关;
2. Ax =0 的 任一解 可由: ε1,ε2 ... ε(n-r) 线性表示;
则称: ε1,ε2 ... ε(n-r) 是 Ax =0 的一个基础解系;
注:
证明基础解系有三个条件: 解 --> 线性无关 --> 线性表示;
基础解系中向量的个数 = 自由未知量的个数, 通解 是基础解系 的倍数;
若:
有解,则其通解为:
其中,是 非齐次 的一个特解 , 可 令 自由未知量 =0;
ε 是齐次的通解, 可令 非齐次式 系数 视为 0,求基础解系;
2019.4.12 补充:
伴随矩阵的秩与原矩阵的关系:
若 A 为 n阶矩阵:
1.若 r(A) = n, 则 r(A*)=n, 即 若原矩阵的秩 为 满秩,伴随矩阵也为 满秩。
2.若 r(A) = n-1, 则 r(A*) = 1;
3.若 r(A) < n-1, 则 r(A*) =0;
注意到,它的 有效区间 只有一个单位;
2019.4.14 补充:
线性代数中两种等价关系:
1.向量组的等价: R(A) = R(B) = R(A,B) <==> 若向量组 A 与 向量组B 能够互相表示,则称 向量组A 与B 等价;
2.矩阵的等价: 在线性代数和矩阵论中,有两个m×n阶矩阵A和B,如果这两个矩阵满足B=QAP(P是n×n阶可逆矩阵,Q是m×m阶可逆矩阵),那么这两个矩阵之间是等价关系。 简言之: 需要满足两个条件: 秩相等,行列数相等。
克莱姆法则:
利用增广矩阵求逆矩阵的乘积:
内容如下: 求 A^-1 *B ;
A|B = E|A^-1 *B;
例题: