線性代數(shù)

一.行列式

1.和矩陣的差別體現(xiàn)在它的階數(shù)行和列必須相等,而且它代表的是一個(gè)數(shù)

? 這一點(diǎn)和矩陣很大區(qū)別,他用||符號(hào)表示。

2.對(duì)換性質(zhì):

? ? (1)一個(gè)排序中的任意兩個(gè)元素對(duì)換,排序改變奇偶性

? ? (2)行列式與它的轉(zhuǎn)置行列式相等

? ? (3)互換行列式的兩行(列),行列式變號(hào)(所以出現(xiàn)相同行或列就會(huì)使行列式=0,使其不可逆)

? ? (4)行列式的某一行(列)的所有元素都乘以同一個(gè)數(shù)K,等于用數(shù)K乘此行列式

? ? (5)行列式中如果兩行(列)成比例,行列式等于0

? ? (6)把行列式的某一列(行)的各元素乘以同一個(gè)數(shù)后加到另一列(行)對(duì)應(yīng)的元素上,

? ? ? ? ? ? ? 行列式不變。

二.矩陣

1.矩陣為方陣時(shí)才可以當(dāng)成行列式計(jì)算

2.矩陣相乘 AB? A矩陣的列數(shù)必須等于B的行數(shù)

3.注意一點(diǎn):(AB)C=A(BC) 但是不能寫成 (AB)C=(AC)B 之類的(要保持原來(lái)的順序)

4.轉(zhuǎn)置問(wèn)題:記住轉(zhuǎn)置也是一種運(yùn)算就行了,特別是 (AB)T=BTAT

5.對(duì)稱陣:AT=A(注意與正交陣的區(qū)別(AT=A^-1))

6.伴隨陣:記住這個(gè)東西是由方陣才能夠生成的,即為方陣各個(gè)元素的代數(shù)余子式組成

? ? ? ? ? ? ? ? ? 例如:A為方陣? 既有 AA*=A*A=|A|E

7.逆矩陣:必須是方陣才有逆矩陣的存在(也就是說(shuō)滿秩的情況下)

? ? ? ? ? ? ? ? |A|!=0時(shí)? ? A^-1=1/|A| A*

8.求解比較復(fù)雜的矩陣時(shí)可以用:分塊法

三。矩陣初等變換

1.任何矩陣都可以經(jīng)過(guò)初等變換最終變成標(biāo)準(zhǔn)型

2.反正不管是初等行變換還是初等列變換,都是左乘或右乘一個(gè)可逆矩陣(方陣)

? 最終變成標(biāo)準(zhǔn)型(E)來(lái)實(shí)現(xiàn)的

3.矩陣的秩:在矩陣中有一個(gè)不等于0的r階子式D且所有r+1階子式全等于0,這個(gè)r就是秩了。

四.向量組的相關(guān)性

1.向量B 能用向量A表示的充要條件 就是秩相等 即 R(A)=R(A,B),且R(B)<=R(A)

2.向量組a1,a2,....,am線性相關(guān)的充要條件是 向量組構(gòu)成的矩陣的秩小于m,線性無(wú)關(guān)則是秩等于m

3.矩陣的秩等于它的列向量組的秩也 等于行向量組的秩

4.設(shè)m*n矩陣A的秩R(A)=r,則n元棄次線性方程組Ax=0的解集S的秩Rs=n-r

5.向量空間:n維向量集合對(duì)于向量的加法及乘法運(yùn)算封閉的,則此空間為向量空間。

6.這一章需要掌握的還有 自然基,過(guò)渡矩陣。

五.相似矩陣及二次型

1.內(nèi)積:[ x,y]=x1y1+x2y2+.....+xnyn,有[x,y]=xTy

2.范數(shù)(長(zhǎng)度):||x||=sqrt([x,x])=sqrt(x1^2+x2^2+....+xn^2)

3.n維向量x與y之間的夾角為? ceta=arccos([x,y]/(||x||*||y||))

4.正交規(guī)范基:設(shè)n維向量e1,e2,....,en是向量空間V的一個(gè)基,如果e1,e2,...,en兩兩正交,且都是單位向量,則

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? e1,e2,....,en是V的一個(gè)規(guī)范正交基。且V中的向量a 的坐標(biāo)有 nadai=eiTa=[a,ei]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 過(guò)程還涉及到 《施密特正交化過(guò)程》

5.正交陣:ATA=E (A^-1=AT)

6.正交變換:若P為正交矩陣,則線性變換y=Px 稱為正交變換。有||y||=sqrt(yTy)=sqrt(xTPTPx)=sqrt(xTx)=||x||

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 這一點(diǎn)狠重要,說(shuō)明正交變換并不改變向量的長(zhǎng)度(范數(shù))

7.重要定理:若n維向量a1,a2,....,ar是一組兩兩正交的非零向量,則a1,a2,....,ar線性無(wú)關(guān)。

8.設(shè)A是n階矩陣,如果數(shù)d和n維非零列向量x使得關(guān)系式:(注意A必須是方陣才能存在特征值特征向量)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Ax=dx

? 成立,則數(shù)d稱為矩陣A的特征值,非零向量x稱為A的對(duì)應(yīng)于特征值d的特征向量

? 可以進(jìn)一步寫成:(A-dE)x=0

? ? 則 |A-dE|=0 稱為特征方程? |A-dE| 稱為特征多項(xiàng)式

? 定理:設(shè)d1,d2,...,dn為方陣A的m個(gè)特征值,p1,p2...,pn依次是與之對(duì)應(yīng)的特征向量,如果d1,d2,..,dn

? ? ? ? ? ? ? 各不相等,則p1,p2,..,pm線性無(wú)關(guān)

9.相似矩陣:設(shè)A,B都是n階矩陣(注意這里是方陣才存在相似矩陣),若有可逆矩陣P(方陣)使得

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? P^-1AP=B,則B與A相似矩陣

? ? ? ? ? ? ? ? 定理1:若n階矩陣A與B相似,則A與B的特征多項(xiàng)式相同,從而A與B的特征值亦相同

? ? ? ? ? ? ? ? 定理2:n階矩陣A能對(duì)角化的充要條件是A有n個(gè)線性無(wú)關(guān)的特征向量。

10.對(duì)稱陣的特征值為實(shí)數(shù)。

11.設(shè)d1,d2是對(duì)稱陣A的兩個(gè)特征值,p1,p2是對(duì)應(yīng)的特征向量,且d1!=d2,則p1與p2正交。

12.設(shè)A為n階對(duì)稱陣,則必有正交陣P 使得 P^-1AP=PTAP=U,其中U是以A的n個(gè)特征值為對(duì)角元的對(duì)角陣

13.正定二次型的形式為f=xTAx,具體要參考相關(guān)書(shū)籍

六。線性空間與線性變換

1.線性空間和向量空間概念差不多,不過(guò)對(duì)于加法和乘法運(yùn)算滿足八條規(guī)律就行了(和運(yùn)算封閉有點(diǎn)區(qū)別)

? 且在向量空間中向量是有序數(shù)組,因此范圍更加狹窄,可以這么說(shuō)向量空間只是線性空間的一個(gè)特殊情況。

2.如果在線性空間V中,存在n個(gè)元素a1,a2,...,an滿足:1.a1,a2,..,an線性無(wú)關(guān)2.V中元素都可以用他們線性表示

? 那么a1,a2,...,an稱為線性空間V的基,n 為維數(shù)。

3.基變換公式:(b1,b2,...,bn)=(a1,a2,...,an)P? ;其中P稱為過(guò)渡矩陣

4.線性變換: T(da)=dT(a)

5.線性空間Vn中,取定兩個(gè)基:

? ? ? ? ? a1,a2,.....,an

? ? ? ? ? b1,b2,.....,bn

? 有a到b的過(guò)渡矩陣為p ,vn中的線性變換T在這兩個(gè)基下的矩陣依次為A和B,那么B=P^-1AP

6.正定矩陣,正定二次型。

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