線代學習筆記二

2021-09-08 14:25:49 字數 2196 閱讀 9814

1、含有n個未知數的線性方程組ax=b: (1)無解 則$r(a)2、向量組a:$a_,a_,...,a_$,b:$\beta _,\beta_,...,\beta_$。

(1)若b中每個向量都可以由a線性表示,則稱b能由a線性表示。若可以互相線性表示,則稱ab等價。

(2)b能由a線性表示的充要條件是矩陣$a=(a _,a_,...,a_)$的秩等於矩陣$(a,b)=(a _,a_,...,a_,\beta_,\beta_,...,\beta_)$的秩。

(3)ab等價則r(a)=r(b)=r(a,b)

(4)b能由a表示則$r(b)\leq r(a)$。

3、線性相關:

(1)設由向量組$a_,a_,...,a_$構成的矩陣$a=(a _,a_,...,a_)$,則向量組線性相關的充要條件為$r(a)(2)n個m維向量組成的向量組,當m(3)向量組線性相關僅當至少有乙個可由其他n-1個線性表示。線性無關則任意乙個都不能由其他的n-1個線性表示。

4、向量組的秩:

(1)向量組a中取出r個向量$a=(a _,a_,...,a_)$組成的向量$a_$滿足$a_$線性無關且任取出r+1個組成的向量都線性相關,則稱$a_$為a的最大線性無關組,r=$r_$。

(2)線性無關組一般不唯一,且任一最大線性無關組與a等價,任意兩個線性無關組等價。

5、線性方程組的解:

(1)ax=0的一組解$\varepsilon _,\varepsilon _,,...,\varepsilon _$滿足線性相關且任意一組解都能表示成它們的線性組合,則稱其為ax=0的乙個基礎解系。

(2)ax=0,r(a)=r(3)ax=b的通解,為ax=0的基礎解系加上ax=b的乙個特解。

6、向量內積:

(1)$\alpha^ =(a_,a_,...,a_),\beta^=(b_,b_,...,b_)$,則稱$[\alpha,\beta]=\sum_^a_b_$為$\alpha,\beta$ 的內積。

(2)施瓦茨不等式:$[\alpha,\beta]^\leq [\alpha,\alpha][\beta,\beta]$

(3)記||a||=$\sqrt$=$\sqrt^+a_^+...+a_^}$為向量a的長度。

(4)$||\alpha+\beta||\leq ||\alpha||+||\beta||$

(5)$\left | \left \| \alpha \right \|-\left \| \beta \right \| \right | \leq \left \| \alpha-\beta \right \|$

(6)若$[\alpha,\beta]=0$,則稱$\alpha,\beta$正交。兩兩正交的向量組稱為正交向量組。正交向量組線性無關。

7、施密特正交化:設$\alpha_,\alpha_,...,\alpha_$線性無關,得到一組$\beta_,\beta_,...,\beta_$,其中,$\beta_=\alpha_$,$\beta_=\alpha_-\sum_^\frac,\alpha_]},\beta_]}\beta_$,$\beta_,\beta_,...,\beta_$是乙個正交向量組。

8、正交矩陣:

(1)若n階方陣a滿足$aa^=a^a=e$,則a稱作正交矩陣。

(2)a是正交矩陣的充要條件是列向量都是單位矩陣,且兩兩正交。

(3)正交矩陣的逆等於轉置,且逆和轉置仍是正交矩陣,兩個正交矩陣的乘積仍是正交矩陣,行列式等於$\underline1$

9、特徵值和特徵向量:

(1)若存在數$\lambda $和非零向量x滿足$ax=\lambda x $,則稱$\lambda$為a的特徵值,x為對應於$\lambda$的特徵向量。

(2)設$\lambda_,\lambda_,...\lambda_$為a的特徵值,則$\prod_^\lambda_=|a|,\sum_^\lambda_=\sum_^a_$

(3)a可逆,$\lambda$為a的特徵值,那麼$\lambda\neq 0,\frac$是$a^$的特徵值,$a^$的特徵值為$\frac$.

(4)若特徵向值各不相同,則特徵向量線性無關。

10、相似矩陣:

(1)存在可逆矩陣p使得$p^ap=b$,那麼稱ab相似。

(2)相似矩陣秩相等。

(3)ab相似,則$a-\lambda e$與$b-\lambda e$相似,a的逆與b的逆相似,且ab的特徵多項式和特徵值都相等。

(4)a有n個線性無關的特徵向量,則存在p使得$p^ap=\lambda $,$\lambda$為對角陣。

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