線性代數(shù)

一、行列式的計算

四階及以上行列式變形為上、下三角形式或某行或列只有一個非零數(shù)進行展開計算。
代數(shù)余子式是余子式的(-1)^{ij}
副對角線公式:\color{black}{{線上元素乘積}a^{(-1)^{\frac{n*(n-1)}{2}}}}

二、克萊姆法則

Ax=0齊次式,則方程組對應(yīng)的行列式D
\begin{cases}D \neq 0 \qquad \color{black}{Ax=0有零解} \\ D= 0 \qquad \color{black}{Ax=0有非零解} \end{cases}

Ax=b非齊次式,則方程組對應(yīng)的行列式D
\begin{cases}D\neq 0 \qquad \color{black}{Ax=b有唯一解} \\[1em] D= 0 \qquad \color{black}{\begin{cases} \color{black}{Ax=b有無窮多解}\\ \color{black}{Ax=b無解} \end{cases}} \end{cases}

三、矩陣

3.1 矩陣的加減運算

矩陣加減法必須是同型的。

3.2 矩陣的乘法運算

前提條件:A\cdot B\quad A的列數(shù)要與B的行數(shù)相同才可以進行乘法運算
A_{m*n}\cdot B_{n*s}=C_{m*s}
矩陣的乘法只滿足結(jié)合律。

3.3 矩陣的轉(zhuǎn)置

(AB)^T=B^TA^T

3.4 矩陣的初等變換

只能用行進行初等變換。

3.4 逆矩陣

矩陣A,則對應(yīng)的逆矩陣為A^{-1}=\frac{A^*}{|A|}
A^*為伴隨矩陣,定義如下:
矩陣第一行的代數(shù)余子式是伴隨陣的第一列,矩陣第二行的代數(shù)余子式是伴隨陣的第二列,以此類推。

逆矩陣的性質(zhì):
\begin{cases} AA^*=|A| \cdot E \qquad \text{E為單位陣} \\[1em] AA^{-1}=E\\[1em] |(AB)^{-1}|=\frac{1}{|A||B|}\\[1em] (A^*)^{-1}=\frac{A}{|A|}\\[1em] (aA)^{-1}=\frac{1}{a}A^{-1}\\[1em] \end{cases}

特殊的逆矩陣:
若多階矩陣主對角線以外的元素均為0,則對角線元素取倒數(shù),就為逆矩陣。

3.5 矩陣方程

矩陣分x的左邊乘和右邊乘:
Ax=B\quad則x=A^{-1}B
xA=B\quad則x=BA^{-1}

3.6 矩陣的秩

將矩陣進行行初等變換,為行階梯型,則非零行的行數(shù)就為矩陣的秩。

四、方陣行列式

方陣和行列式的區(qū)別主要在于系數(shù),行列式的系數(shù)是對于某行或某列,方陣的系數(shù)針對全部的行和列。
|2A|=2^3|A|
|aA_{n*m}|=a^n|A_{n*m}|
|AB|=|A||B|

五、向量組的線性相關(guān)性

判定方法:向量組寫成矩陣,向量為列,并進行行初等變換,若有有全0行,則向量組線性相關(guān)。

5.1 向量組的極大無關(guān)組及其秩

解題方法:

  1. 向量組寫成列向量,變?yōu)榫仃?/li>
  2. 對矩陣進行行階梯形變換,得到秩
  3. 極大無關(guān)組就是首非零元所對應(yīng)的列的向量。

向量的秩小于等于向量的維度和向量的個數(shù)。

六、齊次線性方程組和非齊次線性方程組

6.1 齊次線性方程組

  1. 寫出系數(shù)矩陣。
  2. 若秩小于未知數(shù)個數(shù),則有非零解。
  3. 矩陣化為最簡階梯形。

6.2 非齊次線性方程組

  1. 將增廣矩陣化為行階梯型。
  2. r(A|b)=r(A)=r時,把非首非零元所在的列對應(yīng)的n-r個變量作為自由元。
  3. 令所有自由元為零,得到Ax=b的一個特解。
  4. Ax=0的基礎(chǔ)解系,加上特解,就是非齊次線性方程組的特解。

關(guān)于利用秩判斷方程組解的狀態(tài)n:
r(A|b)=r(A)=n,n為未知數(shù)個數(shù),則方程組有唯一的解。
r(A|b)=r(A)<n,n為未知數(shù)個數(shù),則方程組有無窮多解,基礎(chǔ)解系有n-r個向量。
r(A|b)≠r(A),n為未知數(shù)個數(shù),則方程組無解。

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