线性代数重要公式模板Word格式文档下载.docx
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、
⑥、德蒙行列式:
大指标减小指标的连乘积;
⑦、特征值;
6.对于阶行列式,恒有:
,其中为阶主子式;
7.证明的方法:
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
8.是阶可逆矩阵:
(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;
9.对于阶矩阵:
无条件恒成立;
10.
11.矩阵是表格,推导符号为波浪号或箭头;
行列式是数值,可求代数和;
12.关于分块矩阵的重要结论,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、;
3 矩阵的初等变换与线性方程组
13.一个矩阵,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;
14.行最简形矩阵:
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;
15.初等行变换的应用:
(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;
16.初等矩阵和对角矩阵的概念:
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:
17.矩阵秩的基本性质:
③、若,则;
④、若、可逆,则;
(可逆矩阵不影响矩阵的秩)
(※)
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;
18.三种特殊矩阵的方幂:
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:
19.伴随矩阵:
①、伴随矩阵的秩:
②、伴随矩阵的特征值:
③、、
20.关于矩阵秩的描述:
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;
21.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;
22.线性方程组的求解:
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;
23.由个未知数个方程的方程组构成元线性方程:
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
24.个维列向量所组成的向量组:
构成矩阵;
个维行向量所组成的向量组:
含有有限个向量的有序向量组与矩阵一一对应;
25.①、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)
26.矩阵与行向量组等价的充分必要条件是:
齐次方程组和同解;
(例14)
27.;
(例15)
28.维向量线性相关的几何意义:
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;
29.线性相关与无关的两套定理:
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;
30.向量组(个数为)能由向量组(个数为)线性表示,且线性无关,则(二版定理7);
向量组能由向量组线性表示,则;
(定理3)
向量组能由向量组线性表示
有解;
(定理2)
向量组能由向量组等价(定理2推论)
31.方阵可逆存在有限个初等矩阵,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);
32.对于矩阵与:
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;
33.若,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)
34.齐次方程组的解一定是的解,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;
35.设向量组可由向量组线性表示为:
(题19结论)
()
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)
当时,为方阵,可当作定理使用;
36.①、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;
37.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;
38.设的矩阵的秩为,则元齐次线性方程组的解集的秩为:
39.若为的一个解,为的一个基础解系,则线性无关;
(题33结论)
5 相似矩阵和二次型
40.正交矩阵或(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;
41.施密特正交化:
;
42.对于普通方阵,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;
43.①、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;
44.相似一定合同、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);
45.为对称阵,则为二次型矩阵;
46.元二次型为正定:
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)