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1、行列式
,展开后有项,可分解为行列式;
:
①、和的大小无关;
②、某行(列)的元素乘以其它行(列)元素的代数余子式为0;
③、某行(列)的元素乘以该行(列)元素的代数余子式为;
:
:
将上、下翻转或左右翻转,所得行列式为,则;
将顺时针或逆时针旋转,所得行列式为,则;
将主对角线翻转后(转置),所得行列式为,则;
将主副角线翻转后,所得行列式为,则;
:
①、主对角行列式:主对角元素的乘积;
②、副对角行列式:副对角元素的乘积;
③、上、下三角行列式():主对角元素的乘积;
④、和:副对角元素的乘积;
⑤、拉普拉斯展开式:、
⑥、范德蒙行列式:大指标减小指标的连乘积;
⑦、特征值;
,恒有:,其中为阶主子式;
:
①、;
②、反证法;
③、构造齐次方程组,证明其有非零解;
④、利用秩,证明;
⑤、证明0是其特征值;
2、矩阵
:
(是非奇异矩阵);
(是满秩矩阵)
的行(列)向量组线性无关;
齐次方程组有非零解;
,总有唯一解;
与等价;
可表示成若干个初等矩阵的乘积;
的特征值全不为0;
是正定矩阵;
的行(列)向量组是的一组基;
是中某两组基的过渡矩阵;
:无条件恒成立;
3.
,推导符号为波浪号或箭头;行列式是数值,可求代数和;
,其中均、可逆:
若,则:
Ⅰ、;
Ⅱ、;
②、;(主对角分块)
③、;(副对角分块)
④、;(拉普拉斯)
⑤、;(拉普拉斯)
3、矩阵的初等变换与线性方程组
,总可经过初等变换化为标准形,其标准形是唯一确定的:;
等价类:所有与等价的矩阵组成的一个集合,称为一个等价类;标准形为其形状最简单的矩阵;
对于同型矩阵、,若;
:
①、只能通过初等行变换获得;
②、每行首个非0元素必须为1;
③、每行首个非0元素所在列的其他元素必须为0;
:(初等列变换类似,或转置后采用初等行变换)
①、若,则可逆,且;
②、对矩阵做初等行变化,当变为时,就变成,即:;
③、求解线形方程组:对于个未知数个方程,如果,则可逆,且;
:
①、初等矩阵是行变换还是列变换,由其位置决定:左乘为初等行矩阵、右乘为初等列矩阵;
②、,左乘矩阵,乘的各行元素;右乘,乘的各列元素;
③、对调两行或两列,符号,且,例如:;
④、倍乘某行或某列,符号,且,例如:;
⑤、倍加某行或某列,符号,且,如:;
:
①、;
②、;
③、若,则;
④、若、可逆,则;(可逆矩阵不影响矩阵的秩)
⑤、;(※)
⑥、;(※)
⑦、;(※)
⑧、如果是矩阵,是矩阵,且,则:(※)
Ⅰ、的列向量全部是齐次方程组解(转置运算后的结论);
Ⅱ、
⑨、若、均为阶方阵,则;
:
①、秩为1的矩阵:一定可以分解为列矩阵(向量)行矩阵(向量)的形式,再采用结合律;
②、型如的矩阵:利用二项展开式;
二项展开式:;
注:Ⅰ、展开后有项;
Ⅱ、
Ⅲ、组合的性质:;
③、利用特征值和相似对角化:
:
①、伴随矩阵的秩:;
②、伴随矩阵的特征值:;
③、、
:
①、,中有阶子式不为0,阶子式全部为0;(两句话)
②、,中有阶子式全部为0;
③、,中有阶子式不为0;
线性方程组:,其中为矩阵,则:
①、与方程的个数相同,即方程组有个方程;
②、与方程组得未知数个数相同,方程组为元方程;
:
①、对增广矩阵进行初等行变换(只能使用初等行变换);
②、齐次解为对应齐次方程组的解;
③、特解:自由变量赋初值后求得;
:
①、;
②、(向量方程,为矩阵,个方程,个未知数)
③、(全部按列分块,其中);
④、(线性表出)
⑤、有解的充要条件:(为未知数的个数或维数)
4、向量组的线性相关性
:构成矩阵;
个维行向量所组成的向量组:构成矩阵;
含有有限个向量的有序向量组与矩阵一一对应;
2.①、向量组的线性相关、无关有、无非零解;(齐次线性方程组)
②、向量的线性表出是否有解;(线性方程组)
③、向量组的相互线性表示是否有解;(矩阵方程)
:齐次方程组和同解;(例14)
4.;(例15)
:
①、线性相关;
②、线性相关坐标成比例或共线(平行);
③、线性相关共面;
:
若线性相关,则必线性相关;
若线性无关,则必线性无关;(向量的个数加加减减,二者为对偶)
若维向量组的每个向量上添上个分量,构成维向量组:
若线性无关,则也线性无关;反之若线性相关,则也线性相关;(向量组的维数加加减减)
简言之:无关组延长后仍无关,反之,不确定;
(个数为)能由向量组(个数为)线性表示,且线性无关,则;
向量组能由向量组线性表示,则;
向量组能由向量组线性表示
有解;
向量组能由向量组等价
,使;
①、矩阵行等价:(左乘,可逆)与同解
②、矩阵列等价:(右乘,可逆);
③、矩阵等价:(、可逆);
:
①、若与行等价,则与的行秩相等;
②、若与行等价,则与同解,且与的任何对应的列向量组具有相同的线性相关性;
③、矩阵的初等变换不改变矩阵的秩;
④、矩阵的行秩等于列秩;
,则:
①、的列向量组能由的列向量组线性表示,为系数矩阵;
②、的行向量组能由的行向量组线性表示,为系数矩阵;(转置)
,考试中可以直接作为定理使用,而无需证明;
①、只有零解只有零解;
②、有非零解一定存在非零解;
:
()
其中为,且线性无关,则组线性无关;(与的列向量组具有相同线性相关性)
(必要性:;充分性:反证法)
注:当时,为方阵,可当作定理使用;
13.①、对矩阵,存在,、的列向量线性无关;
②、对矩阵,存在,、的行向量线性无关;
线性相关
存在一组不全为0的数,使得成立;(定义)
有非零解,即有非零解;
,系数矩阵的秩小于未知数的个数;
,则元齐次线性方程组的解集的秩为:;
,为的一个基础解系,则线性无关;
5、相似矩阵和二次型
(定义),性质:
①、的列向量都是单位向量,且两两正交,即;
②、若为正交矩阵,则也为正交阵,且;
③、若、正交阵,则也是正交阵;
注意:求解正交阵,千万不要忘记施密特正交化和单位化;
:
;
;
,不同特征值对应的特征向量线性无关;
对于实对称阵,不同特征值对应的特征向量正交;
4.①、与等价经过初等变换得到;
,、可逆;
,、同型;
②、与合同,其中可逆;
与有相同的正、负惯性指数;
③、与相似;
、合同未必相似;
若为正交矩阵,则,(合同、相似的约束条件不同,相似的更严格);
,则为二次型矩阵;
:
的正惯性指数为;
与合同,即存在可逆矩阵,使;
的所有特征值均为正数;
的各阶顺序主子式均大于0;
;(必要条件)