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线性代数

行列式

  • 行列式 =det(=det(矩阵))
  • 行列式一行仅有一个非0数时即可展开

Cramer克拉默法则

条件:

  • 系数行列式D0D≠0
  • 方程个数=未知元个数

内容:

  • 系数行列式D0    D≠0\iff方程组有唯一解
  • 系数行列式D=0    D=0\iff方程组有非零解
  • 系数行列式D0    D≠0\iff方程组有唯一零解(b=0)(b=0)

向量组线性无关

α1α20\left| \begin{array}{cccc} α_1 \\ α_2 \\ \vdots \end{array} \right| \neq0

初等变换

  1. 交换两行/列,行列式变为相反数
  2. 某一行/列乘k,行列式变为k倍
  3. 某一行/列的k倍加到另一行/列,行列式值不变

行列式 =0=0

  1. 某一行/列全零
  2. 某两行相等/成比例
  3. 某一行是某一行与某一行的和

矩阵

  • 初等变换间用→连接
  • 解方程有唯一解:系数矩阵的秩=增广矩阵的秩
  • 系数矩阵:方程组未知数系数组成的矩阵
  • 增广矩阵:系数矩阵右边添等号右边的那一列
  • I就是E
  • 对称矩阵:沿主对角线对称的矩阵
  • AAT=A    AA^T=A\iffA为对称矩阵
  • 伴随矩阵:A=(A11A12A21A22)TA^*= \begin{pmatrix} A_{11} & A_{12} \\ A_{21} & A_{22} \end{pmatrix}^T, A12A_{12}为行一列二的代数余子式
  • 伴随矩阵:A=An1|A^*|=|A|^{n-1}
  • AB=AB|AB|=|A||B|
  • 奇异矩阵:不可逆矩阵
  • 可逆矩阵:满秩矩阵
  • AA 可经初等变换变换为B:rank(A)=rank(B)rank(A)=rank(B)
  • 对称矩阵:不同特征值对应的特征向量是正交的

定义:

  • 矩阵的行阶梯形的非全0行数

转置

  1. (AT)T=A(A^T)^T=A
  2. (A+B)T=AT+BT(A+B)^T=A^T+B^T
  3. (kA)T=kAT(kA)^T=kA^T
  4. (AB)T=BTAT(AB)^T=B^TA^T
  5. A=AT|A|=|A^T|

  • 存在B使得AB=BA=EAB=BA=E,则A可逆
  • A的行列式 0≠0,则A可逆

算法:

  • (初等行变换法) (AE)(EB)(A|E)→(E|B),则 B=A1B=A^{-1}
  • (伴随矩阵法) A1=AAA^{-1}=\dfrac{A^*}{|A|}

性质:

  1. (A1)1=A(A^{-1})^{-1}=A
  2. (kA)1=k1A1=1kA1(kA)^{-1}=k^{-1}A^{-1}=\dfrac{1}{k}A^{-1}
  3. (AB)1=B1A1(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}
  4. (AT)1=(A1)T(A^T)^{-1}=(A^{-1})^T
  5. AA 可逆,A1=1A==A1|A^{-1}|=\dfrac{1}{|A|}==|A|^{-1}

初等变换

  1. 对调两行/列
  2. 将某行/列与0数乘
  3. 把某行/列的的倍数加到另一行

特征值和特征向量

  1. λEA=0|λE-A|=0,求解 λ=?λ=\:?λλ 即为特征值)
  2. 分别将 λλ 的值代入原矩阵
  3. 将矩阵化为行最简形
  4. 非行阶梯首的为自由变量,分别设置为 11,其他设置为 00,求非自由变量的值,得到一个列向量 αα
  5. kαk_α即为特征向量,特征向量一般有多个

对角化

  • 可对角化条件:特征值 λλ 个数 == 基础解系 aa 个数

题:求A=(110430102)A=\begin{pmatrix} -1 & 1 & 0 \\ -4 & 3 & 0 \\ 1 & 0 & 2 \end{pmatrix}的特征值和特征向量

  1. λEA=λ+1104λ3010λ2=(λ+1)(λ3)(λ2)+4(λ2)=|λE-A|=\left| \begin{array}{cccc} λ+1 & -1 & 0 \\ 4 & λ-3 & 0 \\ -1 & 0 & λ-2 \end{array}\right|\\ =(λ+1)(λ-3)(λ-2)+4(λ-2)\\ =