线性代数?

1.线性代数知识地图

线性代数是代数的一个分支,主要处理线性关系。线性关系是指数学对象之间的关系用线性形式表示。比如在解析几何中,平面上一条直线的方程是二元线性方程;空间平面的方程是三元线性方程,空间直线被看作两个平面的交点,用两个三元线性方程组成的方程组来表示。含有n个未知数的线性方程称为线性方程。变量为一次的函数称为线性函数。线性关系问题简称线性问题。解线性方程组的问题是最简单的线性问题。

线性是指量与量之间的比例和线性关系,数学上可以理解为一阶导数为常数的函数。

非线性是指非比例非线性关系,一阶导数不是常数。

行列式非零矩阵可逆方阵满秩向量组满秩(向量个数等于维数)。

2.决定因素

2.1定义

矩阵的行列式det是基于矩阵中包含的行和列数据计算的标量。它是用来解线性方程组的。

2.2二阶行列式

计算方法:对角线法则

2.3三阶行列式

计算方法:对角线法则

2.4 n阶行列式2.4.1计算排列的逆序数

2.4.2计算n阶行列式

简化计算汇总

2.4.4行列式的三种表示

2.5行列式的性质

属性1的行列式等于它的转置行列式。

注意:行列式中的行和列具有相同的状态,行列式的性质对行和列也成立。

性质2将行列式的两行(列)互换,行列式改变符号。

推论如果一个行列式的两行(列)完全相同,那么这个行列式为零。

性质3行列式的一行(列)中的所有元素都乘以同一个倍数k,等于行列式乘以数k .

推导出行列式的一行(列)中所有元素的公因数可以提到行列式符号之外。

如果性质4的行列式有两行(列),则行列式为零。

性质5如果一个行列式的一列(行)中的元素是两个数之和,则等于对应的两个行列式之和。

性质6将行列式的一列(行)中的元素乘以相同的倍数,然后与另一列(行)中的相应元素相加,行列式保持不变。

2.6计算行列式的方法

1)使用定义

2)利用性质将行列式转化为上三角行列式,可以计算行列式的值。

定理中有三个结论:

1)方程组有解;(解决方案的存在)

2)解是唯一的;(解的唯一性)

3)解可以由公式(2)给出。

定理4如果线性方程组(1)的系数行列式不等于零,那么线性方程组一定有解且解是唯一的。

定理4 '如果一个线性方程组无解或有两个不同的解,则其系数行列式必为零。

齐次线性方程组的相关定理

定理5如果齐次线性方程组的系数行列式d不等于0,则齐次线性方程组只有零解,没有非零解。

定理5 '如果齐次线性方程组有非零解,则其系数行列式必为零。

1.用克莱姆法则解线性方程组的两个条件

1)方程的个数等于未知数的个数;

2)系数行列式不等于零。

2.克雷默定律的意义在于建立了线性方程组的解、已知系数和常数项之间的关系。主要适用于理论推导。

2.8行列式按行(列)展开

对角线法则只适用于二阶和三阶行列式。

本节主要考虑如何用低阶行列式表示高阶行列式。

3.[数]矩阵

3.1矩阵定义

3.1.1矩阵与行列式的区别

3.2特殊矩阵

3.3矩阵和线性变换

3.4矩阵运算3.4.1矩阵加法

行列式与矩阵加法的比较:

乘法矩阵

3.4.3矩阵和矩阵的乘法

矩阵的转置

斜对称矩阵

3.4.5方阵的行列式

伴随矩阵

***轭架矩阵

3.5可逆矩阵(或非奇异矩阵)

3.6矩阵分块法

分块矩阵不仅在形式上进行转置,而且针对每个子块进行转置。

4.矩阵和线性方程组的初等变换

4.1矩阵的初等变换

4.2矩阵之间的等价关系

4.3初等变换和矩阵乘法的关系

4.4矩阵的秩

4.5线性方程的多解

5.向量组的线性相关性

5.1向量组及其线性组合

5.2向量组的线性相关性

5.3矢量组的等级

结论:矩阵的最高阶非零子公式一般不唯一,但矩阵的秩唯一。

5.4线性方程组解的结构

问题:线性方程组的解的结构是什么?

答:线性方程组解的结构是线性方程组有无穷多个解时解之间的关系。

备注:

1)当方程组有唯一解时,不需要讨论解的结构。

2)以下讨论假设线性方程组有解。

5.5向量空间5.5.1封闭概念

定义:所谓闭包,是指集合中任意两个元素运算的结果仍然属于集合。

5.5.2向量空间的概念

定义:设V是一组N维向量,如果

①集合v不为空,

②集合V对于向量加法和乘法运算是封闭的,

具体来说,就是:

如果a ∈ V和b ∈ V,那么a+b ∈ v。(接近加法)

如果a ∈ V,l ∈ R,那么l a ∈ v .(对乘数关闭)

那么集合V称为向量空间。

5.5.3子空间的概念

定义:如果向量空间V的非空集V1对于V中定义的加法和乘法运算是闭的,则称V1是V的子空间.

5.5.4向量空间基的概念

6.相似矩阵和二次型

6.1向量的内积、长度和正交性

6.1.1向量的内积

6.1.2向量的长度或范数

单位向量:长度为1的向量。

6.1.3向量的正交性

向量正交性:向量内积为0。

6.1.4正交矩阵或正交矩阵

6.1.5正交矩阵的性质

6.2方阵的特征值和特征向量

6.2.1正定矩阵/半正定矩阵

1)矩阵是半正定的当且仅当每个特征值大于或等于零(>;=0)。

2)一个矩阵是正的当且仅当每个特征值大于零(>;0)。

6.3相似性矩阵

6.4对称矩阵的对角化

6.5二次型和其他标准型

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