自考《線性代數(shù)》重難點(diǎn)解析與全真練習(xí)
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公共課
第一章 行列式
一、重點(diǎn)
1、理解:行列式的定義,余子式,代數(shù)余子式。
2、掌握:行列式的基本性質(zhì)及推論。
3、運(yùn)用:運(yùn)用行列式的性質(zhì)及計(jì)算方法計(jì)算行列式,用克萊姆法則求解方程組。
二、難點(diǎn)
行列式在解線性方程組、矩陣求逆、向量組的線性相關(guān)性、求矩陣的特征值等方面的應(yīng)用。
三、重要公式
1、若A為n階方陣,則│kA│= kn│A│
2、若A、B均為n階方陣,則│AB│=│A│。│B│
3、若A為n階方陣,則│A*│=│A│n-1
若A為n階可逆陣,則│A-1│=│A│-1
4、若A為n階方陣,λi(i=1,2,…,n)是A的特征值,│A│=∏λi
四、題型及解題思路
1、有關(guān)行列式概念與性質(zhì)的命題
2、行列式的計(jì)算(方法)
1)利用定義
2)按某行(列)展開使行列式降階
3)利用行列式的性質(zhì)
①各行(列)加到同一行(列)上去,適用于各列(行)諸元素之和相等的情況。
②各行(列)加或減同一行(列)的倍數(shù),化簡(jiǎn)行列式或化為上(下)三角行列式。
③逐次行(列)相加減,化簡(jiǎn)行列式。
④把行列式拆成幾個(gè)行列式的和差。
4)遞推法,適用于規(guī)律性強(qiáng)且零元素較多的行列式
5)數(shù)學(xué)歸納法,多用于證明
3、運(yùn)用克萊姆法則求解線性方程組
若D =│A│≠0,則Ax=b有唯一解,即
x1=D1/D,x2= D2/D,…,xn= Dn/D
其中Dj是把D中xj的系數(shù)換成常數(shù)項(xiàng)。
注意:克萊姆法則僅適用于方程個(gè)數(shù)與未知數(shù)個(gè)數(shù)相等的方程組。
4、運(yùn)用系數(shù)行列式│A│判別方程組解的問題
1)當(dāng)│A│=0時(shí),齊次方程組Ax=0有非零解;非齊次方程組Ax=b不是唯一解(可能無解,也可能有無窮多解)
2)當(dāng)│A│≠0時(shí),齊次方程組Ax=0僅有零解;非齊次方程組Ax=b有唯一解,此解可由克萊姆法則求出。
一、重點(diǎn)
1、理解:矩陣的定義、性質(zhì),幾種特殊的矩陣(零矩陣,上(下)三角矩陣,對(duì)稱矩陣,對(duì)角矩陣,逆矩陣,正交矩陣,伴隨矩陣,分塊矩陣)
2、掌握:
1)矩陣的各種運(yùn)算及運(yùn)算規(guī)律
2)矩陣可逆的判定及求逆矩陣的各種方法
3)矩陣的初等變換方法
二、難點(diǎn)
1、矩陣的求逆矩陣的初等變換
2、初等變換與初等矩陣的關(guān)系
三、重要公式及難點(diǎn)解析
1、線性運(yùn)算
1)交換律一般不成立,即AB≠BA
2)一些代數(shù)恒等式不能直接套用,如設(shè)A,B,C均為n階矩陣
(A+B)2=A2+AB+BA+B2≠A2+2AB+B2
(AB)2=(AB)(AB)≠A2B2
(AB)k≠AkBk
(A+B)(A-B)≠A2-B2
以上各式當(dāng)且僅當(dāng)A與B可交換,即AB=BA時(shí)才成立。
3)由AB=0不能得出A=0或B=0
4)由AB=AC不能得出B=C
5)由A2=A不能得出A=I或A=0
6)由A2=0不能得出A=0
7)數(shù)乘矩陣與數(shù)乘行列式的區(qū)別
2、逆矩陣
1)(A–1)–1=A
2)(kA) –1=(1/k)A–1,(k≠0)
3)(AB)–1=B–1A–1
4)(A–1)T=(AT)–1
5)│A–1│=│A│–1
3、矩陣轉(zhuǎn)置
1)(AT)T=A
2)(kA) T=kAT,(k為任意實(shí)數(shù))
3)(AB)T=BTAT
4)(A+B)T=AT+BT
4、伴隨矩陣
1)A*A=A A*=│A│I (AB)*=B*A*
2)(A*)*=│A│n-2 │A*│=│A│n-1 ,(n≥2)
3)(kA)*=kn-1A* (A*)T=(AT)*
4)若r(A)=n,則r (A*)=n
若r(A)=n-1,則r (A*)=1
若r(A)<n-1,則r (A*)=0
5)若A可逆,則(A*)-1=(1/│A│)A,(A*)-1=(A-1)*,A*=│A│A-1
5、初等變換(三種)
1)對(duì)調(diào)二行(列)
2)用k(k≠0)乘以某行(列)中所有元素
3)把某行(列)的元素的k倍加至另一行(列)的對(duì)應(yīng)元素
注意:用初等變換①求秩,行、列變換可混用
②求逆陣,只能用行或列變換
③求線性方程組的解,只能用行變換
6、初等矩陣
1)由單位陣經(jīng)過一次初等變換所得的矩陣
2)初等陣P左(右)乘A,所得PA(AP)就是A作了一次與P同樣的行(列)變換
3)初等陣均可逆,且其逆為同類型的初等陣
E-1ij=Eij,E(-1)i(k)=Ei(1/k),E(-1)ij(k)=Eij(-k)
7、矩陣方程
1)含有未知矩陣的等式
2)矩陣方程有解的充要條件
AX=B有解<==>B的每列可由A的列向量線性表示
<==>r(A)=r(A┆B)
四、題型及解題思路
1、有關(guān)矩陣的概念及性質(zhì)的命題
2、矩陣的運(yùn)算(加法、數(shù)乘、乘法、轉(zhuǎn)置)
3、矩陣可逆的判定
n階方陣A可逆<==>存在n階方陣B,有AB=BA=I
<==>│A│≠0
<==>r(A)=n
<==>A的列(行)向量組線性無關(guān)
<==>Ax=0只有零解
<==>任意b,使得Ax=b總有唯一解
<==>A的特征值全不為零
4、矩陣求逆
1)定義法:找出B使AB=I或BA=I
2)伴隨陣法:A-1=(1/│A│)A*
注意:用該方法求逆時(shí),行的代數(shù)余子式應(yīng)豎著寫在A*中,計(jì)算Aij時(shí)不要遺漏(-1)i+j,當(dāng)n>3時(shí),通常用初等變換法。
3)初等變換法:對(duì)(A┆I)只用行變換化為(I┆A-1)
4)分塊矩陣法
5、解矩陣方程AX=B
1)若A可逆,則X=A-1B,可先求出A-1,再作乘法A-1B求出X
2)若A可逆,可用初等變換法直接求出X
(A┆B)初等行變換(I┆X)
3)若A不可逆,則可設(shè)未知數(shù)列方程用高斯消元法化為階梯型方程組,然后對(duì)每列常數(shù)項(xiàng)分別求解。
一、重點(diǎn)
1、理解:行列式的定義,余子式,代數(shù)余子式。
2、掌握:行列式的基本性質(zhì)及推論。
3、運(yùn)用:運(yùn)用行列式的性質(zhì)及計(jì)算方法計(jì)算行列式,用克萊姆法則求解方程組。
二、難點(diǎn)
行列式在解線性方程組、矩陣求逆、向量組的線性相關(guān)性、求矩陣的特征值等方面的應(yīng)用。
三、重要公式
1、若A為n階方陣,則│kA│= kn│A│
2、若A、B均為n階方陣,則│AB│=│A│。│B│
3、若A為n階方陣,則│A*│=│A│n-1
若A為n階可逆陣,則│A-1│=│A│-1
4、若A為n階方陣,λi(i=1,2,…,n)是A的特征值,│A│=∏λi
四、題型及解題思路
1、有關(guān)行列式概念與性質(zhì)的命題
2、行列式的計(jì)算(方法)
1)利用定義
2)按某行(列)展開使行列式降階
3)利用行列式的性質(zhì)
①各行(列)加到同一行(列)上去,適用于各列(行)諸元素之和相等的情況。
②各行(列)加或減同一行(列)的倍數(shù),化簡(jiǎn)行列式或化為上(下)三角行列式。
③逐次行(列)相加減,化簡(jiǎn)行列式。
④把行列式拆成幾個(gè)行列式的和差。
4)遞推法,適用于規(guī)律性強(qiáng)且零元素較多的行列式
5)數(shù)學(xué)歸納法,多用于證明
3、運(yùn)用克萊姆法則求解線性方程組
若D =│A│≠0,則Ax=b有唯一解,即
x1=D1/D,x2= D2/D,…,xn= Dn/D
其中Dj是把D中xj的系數(shù)換成常數(shù)項(xiàng)。
注意:克萊姆法則僅適用于方程個(gè)數(shù)與未知數(shù)個(gè)數(shù)相等的方程組。
4、運(yùn)用系數(shù)行列式│A│判別方程組解的問題
1)當(dāng)│A│=0時(shí),齊次方程組Ax=0有非零解;非齊次方程組Ax=b不是唯一解(可能無解,也可能有無窮多解)
2)當(dāng)│A│≠0時(shí),齊次方程組Ax=0僅有零解;非齊次方程組Ax=b有唯一解,此解可由克萊姆法則求出。
一、重點(diǎn)
1、理解:矩陣的定義、性質(zhì),幾種特殊的矩陣(零矩陣,上(下)三角矩陣,對(duì)稱矩陣,對(duì)角矩陣,逆矩陣,正交矩陣,伴隨矩陣,分塊矩陣)
2、掌握:
1)矩陣的各種運(yùn)算及運(yùn)算規(guī)律
2)矩陣可逆的判定及求逆矩陣的各種方法
3)矩陣的初等變換方法
二、難點(diǎn)
1、矩陣的求逆矩陣的初等變換
2、初等變換與初等矩陣的關(guān)系
三、重要公式及難點(diǎn)解析
1、線性運(yùn)算
1)交換律一般不成立,即AB≠BA
2)一些代數(shù)恒等式不能直接套用,如設(shè)A,B,C均為n階矩陣
(A+B)2=A2+AB+BA+B2≠A2+2AB+B2
(AB)2=(AB)(AB)≠A2B2
(AB)k≠AkBk
(A+B)(A-B)≠A2-B2
以上各式當(dāng)且僅當(dāng)A與B可交換,即AB=BA時(shí)才成立。
3)由AB=0不能得出A=0或B=0
4)由AB=AC不能得出B=C
5)由A2=A不能得出A=I或A=0
6)由A2=0不能得出A=0
7)數(shù)乘矩陣與數(shù)乘行列式的區(qū)別
2、逆矩陣
1)(A–1)–1=A
2)(kA) –1=(1/k)A–1,(k≠0)
3)(AB)–1=B–1A–1
4)(A–1)T=(AT)–1
5)│A–1│=│A│–1
3、矩陣轉(zhuǎn)置
1)(AT)T=A
2)(kA) T=kAT,(k為任意實(shí)數(shù))
3)(AB)T=BTAT
4)(A+B)T=AT+BT
4、伴隨矩陣
1)A*A=A A*=│A│I (AB)*=B*A*
2)(A*)*=│A│n-2 │A*│=│A│n-1 ,(n≥2)
3)(kA)*=kn-1A* (A*)T=(AT)*
4)若r(A)=n,則r (A*)=n
若r(A)=n-1,則r (A*)=1
若r(A)<n-1,則r (A*)=0
5)若A可逆,則(A*)-1=(1/│A│)A,(A*)-1=(A-1)*,A*=│A│A-1
5、初等變換(三種)
1)對(duì)調(diào)二行(列)
2)用k(k≠0)乘以某行(列)中所有元素
3)把某行(列)的元素的k倍加至另一行(列)的對(duì)應(yīng)元素
注意:用初等變換①求秩,行、列變換可混用
②求逆陣,只能用行或列變換
③求線性方程組的解,只能用行變換
6、初等矩陣
1)由單位陣經(jīng)過一次初等變換所得的矩陣
2)初等陣P左(右)乘A,所得PA(AP)就是A作了一次與P同樣的行(列)變換
3)初等陣均可逆,且其逆為同類型的初等陣
E-1ij=Eij,E(-1)i(k)=Ei(1/k),E(-1)ij(k)=Eij(-k)
7、矩陣方程
1)含有未知矩陣的等式
2)矩陣方程有解的充要條件
AX=B有解<==>B的每列可由A的列向量線性表示
<==>r(A)=r(A┆B)
四、題型及解題思路
1、有關(guān)矩陣的概念及性質(zhì)的命題
2、矩陣的運(yùn)算(加法、數(shù)乘、乘法、轉(zhuǎn)置)
3、矩陣可逆的判定
n階方陣A可逆<==>存在n階方陣B,有AB=BA=I
<==>│A│≠0
<==>r(A)=n
<==>A的列(行)向量組線性無關(guān)
<==>Ax=0只有零解
<==>任意b,使得Ax=b總有唯一解
<==>A的特征值全不為零
4、矩陣求逆
1)定義法:找出B使AB=I或BA=I
2)伴隨陣法:A-1=(1/│A│)A*
注意:用該方法求逆時(shí),行的代數(shù)余子式應(yīng)豎著寫在A*中,計(jì)算Aij時(shí)不要遺漏(-1)i+j,當(dāng)n>3時(shí),通常用初等變換法。
3)初等變換法:對(duì)(A┆I)只用行變換化為(I┆A-1)
4)分塊矩陣法
5、解矩陣方程AX=B
1)若A可逆,則X=A-1B,可先求出A-1,再作乘法A-1B求出X
2)若A可逆,可用初等變換法直接求出X
(A┆B)初等行變換(I┆X)
3)若A不可逆,則可設(shè)未知數(shù)列方程用高斯消元法化為階梯型方程組,然后對(duì)每列常數(shù)項(xiàng)分別求解。