线性代数总结
线性代数知识点总结完整
线性代数知识点总结第一章 行列式1. n 阶行列式()()121212111212122212121==-∑n nnn t p p p n p p np p p p n n nna a a a a a D a a a a a a 2.特殊行列式()()111211222211221122010n t n n nn nn nna a a a a D a a a a a a a ==-=1212n nλλλλλλ=;()()1122121n n n nλλλλλλ-=-3.行列式的性质定义 记111212122212n n n n nna a a a a a D a a a =;112111222212n n T nnnna a a a a a D a a a =;行列式TD 称为行列式D 的转置行列式.. 性质1行列式与它的转置行列式相等..性质2 互换行列式的两行()↔i j r r 或列()↔i j c c ;行列式变号.. 推论 如果行列式有两行列完全相同成比例;则此行列式为零..性质3 行列式某一行列中所有的元素都乘以同一数()⨯j k r k ;等于用数k 乘此行列式；推论1D 的某一行列中所有元素的公因子可以提到D 的外面;推论2 D 中某一行列所有元素为零;则=0D ..性质4若行列式的某一列行的元素都是两数之和;则1112111212222212()()()i i ni i n n n ni ninna a a a a a a a a a D a a a a a '+'+='+1112111112112122222122221212i n i ni n i n n n ninnn nninna a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ''=+' 性质6 把行列式的某一列行的各元素乘以同一数然后加到另一列行对应的元素上去;行列式的值不变..算得行列式的值..4. 行列式按行列展开余子式 在n 阶行列式中;把元素ij a 所在的第i 行和第j 列划去后;留下来的1n -阶行列式叫做元素ij a 的余子式;记作ij M ..代数余子式 ()1i jij ij A M +=-记;叫做元素ij a 的代数余子式..引理一个n 阶行列式;如果其中第i 行所有元素除i;j (,)i j 元外ij a 都为零;那么这行列式等于ij a 与它的代数余子式的乘积;即ij ij D a A =..高阶行列式计算首先把行列上的元素尽可能多的化成0;保留一个非零元素;降阶定理n 阶行列式 111212122212=n n n n nna a a a a a D a a a 等于它的任意一行列的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和;即1122i i i i in in D a A a A a A =+++;(1,2,,)i n =1122j j j j nj nj D a A a A a A =+++或;(1,2,,)j n =..第二章 矩阵1.矩阵111212122211n n m m mn a a a a a a A a a a ⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪⎪⎝⎭行列式是数值;矩阵是数表; 各个元素组成方阵 ：行数与列数都等于n 的矩阵A .. 记作：A n.. 行列矩阵：只有一行列的矩阵..也称行列向量.. 同型矩阵：两矩阵的行数相等;列数也相等.. 相等矩阵：AB 同型;且对应元素相等..记作：A ＝B 零矩阵：元素都是零的矩阵不同型的零矩阵不同 对角阵：不在主对角线上的元素都是零..单位阵：主对角线上元素都是1;其它元素都是0;记作：E注意 矩阵与行列式有本质的区别;行列式是一个算式;一个数字行列式经过计算可求得其值;而矩阵仅仅是一个数表;它的行数和列数可以不同..2. 矩阵的运算矩阵的加法 111112121121212222221122n n n n m m m m mn mn a b a b a b a b a b a b A B a b a b a b +++⎛⎫⎪+++⎪+= ⎪⎪+++⎝⎭说明 只有当两个矩阵是同型矩阵时;才能进行加法运算.. 矩阵加法的运算规律()1A B B A +=+；()()()2A B C A B C ++=++()()1112121222113,()n n ij ij m nm n m m mn a a a a a a A a A a a a a ⨯⨯---⎛⎫⎪--- ⎪=-=-= ⎪⎪---⎝⎭设矩阵记;A -称为矩阵A 的负矩阵()()()40,A A A B A B +-=-=+-..数与矩阵相乘111212122211,n n m m mn a a a a a a A A A A A a a a λλλλλλλλλλλλλλ⎛⎫ ⎪ ⎪== ⎪⎪⎝⎭数与矩阵的乘积记作或规定为数乘矩阵的运算规律设A B 、为m n ⨯矩阵;,λμ为数()()()1A A λμλμ=；()()2A A A λμλμ+=+；()()3A B A B λλλ+=+..矩阵相加与数乘矩阵统称为矩阵的线性运算..矩阵与矩阵相乘 设(b )ij B =是一个m s ⨯矩阵;(b )ij B =是一个s n ⨯矩阵;那么规定矩阵A 与矩阵B的乘积是一个m n⨯矩阵(c )ij C =;其中()12121122j j i i is i j i j is sj sj b b a a a a b a b a b b ⎛⎫⎪ ⎪=+++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭1sik kj k a b ==∑;()1,2,;1,2,,i m j n ==;并把此乘积记作C AB = 注意1..A 与B2..矩阵的乘法不满足交换律;即在一般情况下;AB BA ≠;而且两个非零矩阵的乘积可能是零矩阵..3..对于n 阶方阵A 和B;若AB=BA;则称A 与B 是可交换的..矩阵乘法的运算规律()()()1AB C A BC =； ()()()()2AB A B A B λλλ==()()3A B C AB AC +=+;()B C A BA CA +=+ ()4m n n n m m m n m n A E E A A ⨯⨯⨯⨯⨯==()5若A 是n 阶方阵;则称 A k 为A 的k 次幂;即kk A A AA =个;并且mk m kA A A+=;()km mk AA =(),m k 为正整数..规定：A 0＝E 只有方阵才有幂运算注意 矩阵不满足交换律;即AB BA ≠;()kk k AB A B ≠但也有例外转置矩阵把矩阵A 的行换成同序数的列得到的新矩阵;叫做A 的转置矩阵;记作A T ;()()1TT A A =；()()2T T T A B A B +=+；()()3T T A A λλ=；()()4TT T AB B A =..方阵的行列式由n 阶方阵A 的元素所构成的行列式;叫做方阵A 的行列式;记作A注意 矩阵与行列式是两个不同的概念;n 阶矩阵是n 2个数按一定方式排成的数表;而n 阶行列式则是这些数按一定的运算法则所确定的一个数..()1T A A =；()2n A A λλ=；(3)AB A B B A BA ===对称阵 设A 为n 阶方阵;如果满足A =A T ;那么A 称为对称阵.. 伴随矩阵行列式A 的各个元素的代数余子式ij A 所构成的如下矩阵112111222212n n nnnn A A A A A A A A A A *⎛⎫ ⎪ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭称为矩阵A 的伴随矩阵.. 性质 AA A A A E **==易忘知识点总结1只有当两个矩阵是同型矩阵时;才能进行加法运算..2只有当第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数时;两个矩阵才能相乘;且矩阵相乘不满足交换律.. 3矩阵的数乘运算与行列式的数乘运算不同..逆矩阵：AB ＝BA ＝E;则说矩阵A 是可逆的;并把矩阵B 称为A 的逆矩阵..1A B -=即..说明1 A ;B 互为逆阵; A = B -12 只对方阵定义逆阵..只有方阵才有逆矩阵 3.若A 是可逆矩阵;则A 的逆矩阵是唯一的..定理1矩阵A 可逆的充分必要条件是0A ≠;并且当A 可逆时;有1*1AA A-=重要奇异矩阵与非奇异矩阵 当0A =时;A 称为奇异矩阵;当0A ≠时;A 称为非奇异矩阵..即0A A A ⇔⇔≠可逆为非奇异矩阵..求逆矩阵方法**1(1)||||021(3)||A A A A A A -≠=先求并判断当时逆阵存在；（）求；求。
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线性代数知识点总结线性代数知识点总结第一章行列式行列式是线性代数中的重要概念之一。
行列式的定义包括二三阶行列式和N阶行列式。
其中，N阶行列式是由行列式中所有不同行、不同列的n个元素的乘积的和构成的。
行列式的计算需要用到奇偶排列、逆序数和对换等概念。
行列式还具有多种性质，如行列式行列互换其值不变，行列式中某两行（列）互换，行列式变号等。
通过这些性质，我们可以推论出行列式中某两行（列）对应元素相等，则行列式等于零等结论。
行列式还有一些特殊的形式，如转置行列式、对称行列式、反对称行列式、三线性行列式和上（下）三角形行列式等。
行列式在解线性方程组中应用广泛，如克莱姆法则。
非齐次线性方程组的系数行列式不为零时，有唯一解；而齐次线性方程组的系数行列式为1时，只有零解。
第二章矩阵矩阵是线性代数中另一个重要概念。
矩阵是由数个数排成的矩形阵列，其中包括零矩阵、负矩阵、行矩阵、列矩阵、n阶方阵和相等矩阵等。
矩阵的运算包括加法、数乘和乘法。
其中，加法和数乘都满足交换律和结合律。
而矩阵的乘法需要满足行数等于列数的规则。
矩阵的乘法运算需要用到矩阵的元素之间的乘积和求和。
在矩阵的运算中，我们需要注意矩阵的类型和是否有意义。
一般情况下，矩阵乘法不满足消去律。
即使已知AB=0，也不能得到A=0或B=0.对于矩阵A，它的转置等于A乘以A加B。
即transpose(A)=A(A+B)。
对于标量k和矩阵A，有(kA)=kA和(AB)=BA（反序定理）。
对于方幂A^k，有(A^k)=(A^1+k/2)+(A^2+k/2)。
有几种特殊的矩阵，如对角矩阵、数量矩阵、单位矩阵、上下三角形矩阵、对称矩阵、反对称矩阵、阶梯型矩阵和分块矩阵。
对于分块矩阵，加法、数乘和乘法的规则类似，而转置需要对每个子块进行转置。
矩阵的逆矩阵指的是存在一个N阶矩阵B，使得AB=BA=I。
如果矩阵A是可逆的，则称它是非奇异矩阵，否则称为奇异矩阵，其行列式为0.初等变换不会改变矩阵的可逆性，而初等矩阵都是可逆的。
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大学线性代数知识点总结第一章 行列式 二三阶行列式N 阶行列式：行列式中所有不同行、不同列的n 个元素的乘积的和 n nn nj j j j j j j j j n ij a a a a ...)1(21212121)..(∑-=τ奇偶排列、逆序数、对换行列式的性质：①行列式行列互换,其值不变.转置行列式T D D = ②行列式中某两行列互换,行列式变号.推论：若行列式中某两行列对应元素相等,则行列式等于零. ③常数k 乘以行列式的某一行列,等于k 乘以此行列式. 推论：若行列式中两行列成比例,则行列式值为零； 推论：行列式中某一行列元素全为零,行列式为零. ④行列式具有分行列可加性⑤将行列式某一行列的k 倍加到另一行列上,值不变 行列式依行列展开：余子式ij M 、代数余子式ij j i ij M A +-=)1(定理：行列式中某一行的元素与另一行元素对应余子式乘积之和为零.克莱姆法则：非齐次线性方程组 ：当系数行列式0≠D 时,有唯一解：)21(n j DD x j j ⋯⋯==、齐次线性方程组 ：当系数行列式01≠=D 时,则只有零解逆否：若方程组存在非零解,则D 等于零特殊行列式：①转置行列式：332313322212312111333231232221131211a a a a a a a a a a a a a a a a a a → ②对称行列式:ji ij a a =③反对称行列式:ji ij a a -= 奇数阶的反对称行列式值为零④三线性行列式:3331222113121100a a a a a a a 方法：用221a k 把21a 化为零,..化为三角形行列式⑤上下三角形行列式: 行列式运算常用方法主要行列式定义法二三阶或零元素多的 化零法比例化三角形行列式法、降阶法、升阶法、归纳法、第二章 矩阵矩阵的概念：n m A *零矩阵、负矩阵、行矩阵、列矩阵、n 阶方阵、相等矩阵矩阵的运算：加法同型矩阵---------交换、结合律 数乘n m ij ka kA *)(=---------分配、结合律乘法nm lkj ik n l kj l m ik b a b a B A *1**)()(*)(*∑==注意什么时候有意义一般AB=BA,不满足消去律；由AB=0,不能得A=0或B=0转置A A T T =)( T T T B A B A +=+)( T T kA kA =)( T T T A B AB =)(反序定理 方幂：2121k k k k A A A +=2121)(k k k kA A +=几种特殊的矩阵：对角矩阵：若AB 都是N 阶对角阵,k 是数,则kA 、A+B 、 AB 都是n 阶对角阵 数量矩阵：相当于一个数若…… 单位矩阵、上下三角形矩阵若…… 对称矩阵 反对称矩阵阶梯型矩阵：每一非零行左数第一个非零元素所在列的下方 都是0 分块矩阵：加法,数乘,乘法：类似,转置：每块转置并且每个子块也要转置注：把分出来的小块矩阵看成是元素逆矩阵：设A 是N 阶方阵,若存在N 阶矩阵B 的AB=BA=I 则称A 是可逆的, B A =-1非奇异矩阵、奇异矩阵|A|=0、伴随矩阵 初等变换1、交换两行列 2.、非零k 乘某一行列3、将某行列的K 倍加到另一行列初等变换不改变矩阵的可逆性 初等矩阵都可逆初等矩阵：单位矩阵经过一次初等变换得到的对换阵 倍乘阵 倍加阵等价标准形矩阵⎪⎪⎭⎫⎝⎛=O O O I D r r矩阵的秩rA ：满秩矩阵 降秩矩阵 若A 可逆,则满秩 若A 是非奇异矩阵,则rAB=rB 初等变换不改变矩阵的秩求法：1定义2转化为标准式或阶梯形矩阵与行列式的联系与区别：都是数表；行列式行数列数一样,矩阵不一样；行列式最终是一个数,只要值相等,就相等,矩阵是一个数表,对应元素相等才相等；矩阵n ij n ij a k ka )()(=,行列式n ij nn ij a k ka =逆矩阵注：①AB=BA=I 则A 与B 一定是方阵 ②BA=AB=I 则A 与B 一定互逆；③不是所有的方阵都存在逆矩阵；④若A 可逆,则其逆矩阵是唯一的.矩阵的逆矩阵满足的运算律：1、可逆矩阵A 的逆矩阵也是可逆的,且A A =--11)(2、可逆矩阵A 的数乘矩阵kA 也是可逆的,且111)(--=A kkA 3、可逆矩阵A 的转置T A 也是可逆的,且T T A A )()(11--=4、两个可逆矩阵A 与B 的乘积AB 也是可逆的,且111)(---=A B AB 但是两个可逆矩阵A 与B 的和A+B 不一定可逆,即使可逆,但11)(--+≠+B A B AA 为N 阶方阵,若|A|=0,则称A 为奇异矩阵,否则为非奇异矩阵. 5、若A 可逆,则11--=A A伴随矩阵：A 为N 阶方阵,伴随矩阵：⎪⎪⎭⎫⎝⎛=22211211*A A A A A 代数余子式 特殊矩阵的逆矩阵：对1和2,前提是每个矩阵都可逆1、分块矩阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=C O B A D 则⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-----11111C O BC A AD 2、准对角矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=4321A A A A A , 则⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-----141312111A A A A A 3、 I A A A AA ==** 4、1*-=A A A A 可逆 5、1*-=n A A 6、()()A AA A 1*11*==--A 可逆7、()()**T TA A = 8、()***AB AB =判断矩阵是否可逆：充要条件是0≠A ,此时*11A AA =- 求逆矩阵的方法：定义法I AA =-1伴随矩阵法AA A *1=-初等变换法()()1||-=A I I A n n 只能是行变换初等矩阵与矩阵乘法的关系： 设()nm ij aA *=是mn 阶矩阵,则对A 的行实行一次初等变换得到的矩阵,等于用同等的m 阶初等矩阵左乘以A ：对A 的列实行一次初等变换得到的矩阵,等于用同种n 阶初等矩阵右乘以A 行变左乘,列变右乘第三章 线性方程组消元法 非齐次线性方程组：增广矩阵→简化阶梯型矩阵rAB=rB=r 当r=n 时,有唯一解；当n r ≠时,有无穷多解 rAB ≠rB,无解齐次线性方程组：仅有零解充要rA=n 有非零解充要rA<n 当齐次线性方程组方程个数<未知量个数,一定有非零解 当齐次线性方程组方程个数=未知量个数,有非零解充要|A|=0齐次线性方程组若有零解,一定是无穷多个N 维向量：由n 个实数组成的n 元有序数组.希腊字母表示加法数乘 特殊的向量：行列向量,零向量θ,负向量,相等向量,转置向量 向量间的线性关系: 线性组合或线性表示向量组间的线性相关无：定义179P向量组的秩：极大无关组定义P188定理：如果rj j j ααα,.....,21是向量组s ααα,.....,21的线性无关的部分组,则它是 极大无关组的充要条件是：s ααα,.....,21中的每一个向量都可由rj j j ααα,.....,21线性表出.秩:极大无关组中所含的向量个数.定理：设A 为mn 矩阵,则r A r =)(的充要条件是：A 的列行秩为r.现性方程组解的结构：齐次非齐次、基础解系线性组合或线性表示注：两个向量αβ,若βαk =则α是β线性组合单位向量组任意向量都是单位向量组的线性组合 零向量是任意向量组的线性组合任意向量组中的一个都是他本身的线性组合 向量组间的线性相关无注： n 个n 维单位向量组一定是线性无关 一个非零向量是线性无关,零向量是线性相关 含有零向量的向量组一定是线性相关 若两个向量成比例,则他们一定线性相关向量β可由n ααα,..,21线性表示的充要条件是)...()...(2121T Tn TTTnTTr r βαααααα=判断是否为线性相关的方法：1、定义法：设n k k k ....21,求n k k k ....21适合维数低的2、向量间关系法183P ：部分相关则整体相关,整体无关则部分无关3、分量法n 个m 维向量组180P ：线性相关充要n r Tn T T <⇒)....(21ααα 线性无关充要n r T n T T =⇒)....(21ααα推论①当m=n 时,相关,则0321=T T T ααα；无关,则0321≠T T T ααα ②当m<n 时,线性相关推广：若向量s ααα,...,21组线性无关,则当s 为奇数时,向量组13221,...,αααααα+++s 也线性无关；当s 为偶数时,向量组也线性相关.定理：如果向量组βααα,,...,21s 线性相关,则向量β可由向量组s ααα,...,21线性表出,且 表示法唯一的充分必要条件是s ααα,...,21线性无关. 极大无关组注：向量组的极大无关组不是唯一的,但他们所含向量的个数是确定的；不全为零的向量组的极大无关组一定存在； 无关的向量组的极大无关组是其本身； 向量组与其极大无关组是等价的. 齐次线性方程组I 解的结构：解为...,21αα I 的两个解的和21αα+仍是它的解； I 解的任意倍数αk 还是它的解；I 解的线性组合s s c c c ααα+++....2211也是它的解,s c c c ,...,21是任意常数.非齐次线性方程组II 解的结构：解为...,21μμII 的两个解的差21μμ-仍是它的解；若μ是非齐次线性方程组AX=B 的一个解,v 是其导出组AX=O 的一个解,则u+v 是II 的一个解. 定理：如果齐次线性方程组的系数矩阵A 的秩n r A r <=)(,则该方程组的基础解系存在,且在每个基础解系中,恰含有n-r 个解.若μ是非齐次线性方程组AX=B 的一个解,v 是其导出组AX=O 的全部解,则u+v 是II 的全部解.第四章 向量空间向量的内积 实向量定义：α,β=n n T b a b a b a +++=....2211αβ 性质：非负性、对称性、线性性 α,k β=k α,β; k α,k β=2k α,β;α+β,δγ+=α,γ+α,δ+β,γ+β,δ;),(),(1111j i sj j ri i j sj j ri i i l k l k βαβα∑∑∑∑===== n R ∈δγβα,,,,向量的长度),(ααα=0=α的充要条件是α=0；α是单位向量的充要条件是α,α=1单位化 向量的夹角正交向量：αβ是正交向量的充要条件是α,β=0 正交的向量组必定线性无关 正交矩阵：ｎ阶矩阵Ａ I A A AA T T ==性质：1、若A 为正交矩阵,则Ａ可逆,且T A A =-1,且1-A 也是正交矩阵；２、若A 为正交矩阵,则1±=A ；３、若A 、Ｂ为同阶正交矩阵,则ＡＢ也是正交矩阵； ４、ｎ阶矩阵Ａ＝ij a 是正交矩阵的充要条件是Ａ的列行向量组是 标准正交向量；第五章 矩阵的特征值和特征向量 特征值、特征向量A 是N 阶方阵,若数λ使AX=λX,即λI-A=0有非零解,则称λ为A 的一 个特征值,此时,非零解称为A 的属于特征值λ的特征向量. |A|=n λλλ...**21 注： 1、AX=λX2、求特征值、特征向量的方法0=-A I λ 求i λ 将i λ代入λI-AX=0求出所有非零解 3、对于不同的矩阵,有重根、单根、复根、实根主要学习的特殊：n I )(λ的特征向量为任意N 阶非零向量或)(21不全为零i n c c c c ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛4、特征值： 若)0(≠λλ是A 的特征值则1-A --------λ1 则m A --------m λ则kA --------λk若2A =A 则-----------λ=0或1若2A =I 则-----------λ=-1或1若k A =O 则----------λ=0迹trA ：迹A=nn a a a +⋯⋯++2211性质：1、N 阶方阵可逆的充要条件是A 的特征值全是非零的2、A 与1-A 有相同的特征值3、N 阶方阵A 的不同特征值所对应的特征向量线性无关4、5、P281相似矩阵定义P283：A 、B 是N 阶矩阵,若存在可逆矩阵P,满足B AP P =-1,则矩阵A 与B 相似,记作A~B性质1、自身性：A~A,P=I2、对称性：若A~B 则B~A B AP P =-1 1-=PBP A A BP P =---111)(3、传递性：若A~B 、B~C 则A~C B AP P =-111 C BP P =-212---C P P A P P =-)()(211214、若AB,则A 与B 同不可逆5、若A~B,则11~--B A B AP P =-1两边同取逆,111---=B P A P6、若A~B,则它们有相同的特征值. 特征值相同的矩阵不一定相似7、若A~B,则)()(B r A r = 初等变换不改变矩阵的秩例子：B AP P =-1则1100100-=P PB AO AP P =-1 A=OI AP P =-1 A=II AP P λ=-1 A=I λ矩阵对角化定理：N 阶矩阵A 与N 阶对角形矩阵相似的充要条件是A 有N 个线性无关的特征向量注：1、P 与^中的i i x λ与顺序一致2、A~^,则^与P 不是唯一的推论：若n 阶方阵A 有n 个互异的特征值,则~^A P281定理：n 阶方阵~^A 的充要条件是对于每一个i K 重特征根i λ,都有i i K n A I r -=-)(λ注：三角形矩阵、数量矩阵I λ的特征值为主对角线.约当形矩阵约当块：形如⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λλλλ111J 的n 阶矩阵称为n 阶约当块； 约当形矩阵：由若干个约当块组成的对角分块矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=n J J J J 21i J 是约当块称为约当形矩阵. 定理：任何矩阵A 都相似于一个约当形矩阵,即存在n 阶可逆矩阵J AP P =-1.第六章 二次型二次型与对称矩阵只含有二次项的n 元多项式f 称为一个n 元二次型,简称二次型. 标准型：形如 的二次型,称为标准型.规范型：形如 的二次型,称为规范型.线性变换矩阵的合同：设AB 是n 阶方阵,若存在一个n 阶可逆矩阵C,使得 则称A 与B 是合同的,记作A B.合同的性质：反身性、对称性、传递性、秩、化二次型为标准型：配方法、做变换二次型中不含有平方项。
线性代数知识点总结
第一章行列式
知识点1：行列式、逆序数
知识点2：余子式、代数余子式
知识点3：行列式的性质
知识点4：行列式按一行〔列〕展开公式
知识点5：计算行列式的方法
知识点6：克拉默法那么
第二章矩阵
知识点7：矩阵的概念、线性运算及运算律
知识点8：矩阵的乘法运算及运算律
知识点9：计算方阵的幂
知识点10：转置矩阵及运算律
知识点11：伴随矩阵及其性质
知识点12：逆矩阵及运算律
知识点13：矩阵可逆的判断
知识点14：方阵的行列式运算及特殊类型的矩阵的运算知识点15：矩阵方程的求解
知识点16：初等变换的概念及其应用
知识点17：初等方阵的概念
知识点18：初等变换与初等方阵的关系
知识点19：等价矩阵的概念与判断
知识点20：矩阵的子式与最高阶非零子式
知识点21：矩阵的秩的概念与判断
知识点22：矩阵的秩的性质与定理
知识点23：分块矩阵的概念与运算、特殊分块阵的运算知识点24：矩阵分块在解题中的技巧举例
第三章向量
知识点25：向量的概念及运算
知识点26：向量的线性组合与线性表示
知识点27：向量组之间的线性表示及等价
知识点28：向量组线性相关与线性无关的概念
知识点29：线性表示与线性相关性的关系
知识点30：线性相关性的判别法
知识点31：向量组的最大线性无关组和向量组的秩的概念知识点32：矩阵的秩与向量组的秩的关系
知识点33：求向量组的最大无关组。
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线性代数总结 行列式：定理一：一个排列中的任意两个元素对换，排列改变奇偶性。
推论：奇排列变成标准排列的对换次数为奇数，偶排列变成标准排列的对换次数为偶数。
定理二：n 阶行列式也可以定义为(), (12)121n p p p tn a a aD ∑-=其中t 为行标排列n p p p ...21的逆序数行列式性质：性质1：行列式与它的转置行列式相等 行列式的行与列具有同等重要的性质。
性质2：互换行列式的两行（列），行列式变号推论：如果行列式有两行（列）完全相同，则此行列式等于零性质3：行列式的某一行（列）中所有的元素乘以同一数k ，等于用数k 乘此行列式 推论：行列式中某一行（列）所有元素的公因子可以提到行列式记号的外面 性质4：行列式中如果有两行（列）元素成比例，则此行列式等于零性质5：若行列式的某一列（行）的元素都是两数之和，例如第i 列的元素都是两数之和：nnnini n n ni i n i i a b a a a a b a a a a b a a a D ..............................2122222211111211+++=则D 等于下列两个行列式之和：nnni n n ni n i nn ni n n n i n i a b a a a b a a a b a a a a a a a a a a a a a a D ................................................ (21222221)11121121222221111211+= 性质6：把行列式的某一列（行）的各元素乘以同一数然后加到另一列（行）对应的元素上去，行列式不变若n 阶行列式每个元素都表示成两个数之和，则它可分解成n2个行列式。
注意j i r r +与i j r r +的区别 余子式：在n 阶行列式中，把()j i ,元ij a 所在的第i 行和第j 列划去后，留下来的n-1阶行列式叫做()j i ,元ij a 的余子式，记为ij M ；记()ij ji ij M A +-=1叫作()j i ,元ij a 的代数余子式引理：一个n 阶行列式，如果其中第i 行所有元素除()j i ,元ij a 外都为零，那么这行列式等于ij a 与它的代数余子式的乘积，即ij ij A a D =定理三：行列式等于它的任一行的各元素与其对应的代数余子式乘积之和，即),...,2,1(...2211n i A a A a A a D in in i i i i =+++=或),...,2,1(...2211n j A a A a A a D nj nj j j j j =+++=推论：行列式某一行（列）的元素与另一行（列）的对应元素的代数余子式乘积之和等于零。
线性代数知识点总结
一、行列式1.排列：由个不同数码1,2，……，组成的有序数组12……n。
2.逆序：在一个级排列12……n中，如果有较大的数t排在较小的数s前面，则称与构成一个逆序。
一个级排列中逆序的总数称为它的逆序数，逆序数是奇数称为奇排列，是偶数或0称为偶排列。
3.定理1：任意一个排列经过一个对换后奇偶性改变。
定理2：个数码（>1）共有！个级排列，其中奇偶排列各占一半。
4.用2个元素(=1,2, ……)组成的记号称为阶行列式，其中横排称为行，纵排称为列。
称为第行第列的元素，阶行列式表示所有可能取自不同的行，不同的列的个元素乘积的代数和，一般项可以写为其中12…n 构成一个级排列，当12…n取遍所有的级排列时，则得到阶行列式表示的代数和中所有的项。
5.主对角线：行列式中从左上角到右下角的对角线。
6.主对角线右上方元素全为0的行列式为下三角行列式，左下方元素全为0为上三角行列式，主对角线左上方和右上方元素全为0，主对角线上元素不全为0的行列式为对角行列式，它们的值均等于主对角线上元素的乘积。
7.行列式性质1 行列式转置，值不变，即D T=D8.性质2 交换行列式的两行（列），行列式的值变号，即D1=D。
9.性质3 用数乘行列式的某一行（列），等于数乘此行列式 ,即D1=D。
10.性质4 若将行列式中某一行（列）的每一个元素写成两个数的和，则此行列式可以写成两个行列式的和，这两个行列式分别以这两个数为所在行（列）对应位置的元素，其他位置的元素与原行列式相同，即D=D1+D211.推论：①若行列式中有两行（列）的对应元素相同，则此行列式值为0。
②若行列式中有两行（列）的对应元素成比例，则此行列式值为0。
③若行列式某行（列）的所有元素有公因子，则公因子可提到行列式外面。
④将行列式某一行（列）的所有元素同乘以数后加到另一行（列）对应位置的元素上，行列式值不变。
12.余子式M:在阶行列式D=||中去掉元素所在的第行第列后，余下的-1阶行列式。
线性代数公式总结
()A r A n A Ax A οο⎧⎪<⎪=⇔⎨=⎪⎪⎩不可逆 有非零解 的列（行）向量线性相关()0A r A n A Ax Ax A οβ⎧⎪=⎪≠⇔⎨==⎪⎪⎩可逆 只有零解,总有唯一解 的列（行）向量线性无关⎫−−−→⎬⎭具有向量组等价反身性、对称性、传递性矩阵等价 √ 行列式的计算：① 若A B 与都是方阵（不必同阶）,则(1)mn A A A A BB B BAA BB οοοοο*===**=-（了解）②上三角、下三角行列式等于主对角线上元素的乘积.③关于副对角线：(1)211212112111(1)n n nnn n n n n n n a a a a a a a a a οοο---*==- （了解）√ 逆矩阵的求法:①1A A A*-=②1()()A E E A -−−−−→ 初等行变换③11a b d b c d c a ad bc --⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦ （掌握） TT T T T A B A C C D BD ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（了解） ④12111121n a a n a a a a -⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⑤11111221n n A A A A A A ----⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦√ 方阵的幂的性质：m n m n A A A += ()()m n mn A A =√ 用对角矩阵Λ左乘一个矩阵,相当于用Λ的对角线上的各元素依次乘此矩阵的行向量；用对角矩阵Λ右乘一个矩阵,相当于用Λ的对角线上的各元素依次乘此矩阵的列向量. √ 矩阵方程的解法：设法化成AX B XA B ==(I) 或 (II) 当0A ≠时,,B A B E X −−−−→ 初等行变换（当为一列时(I)的解法：构造()()即为克莱姆法则） T T T TA XB X X =(II)的解法：将等式两边转置化为，用(I)的方法求出，再转置得√ 判断12,,,s ηηη 是0Ax =的基础解系的条件： ① 12,,,s ηηη 线性无关； ② 12,,,s ηηη 是0Ax =的解；③ ()s n r A =-=每个解向量中自由变量的个数.① 向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅中任一向量i α(1≤i ≤)n 都是此向量组的线性组合.② 向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性相关⇔向量组中至少有一个向量可由其余1n -个向量线性表示.向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关⇔向量组中每一个向量i α都不能由其余1n -个向量线性表示. ③ m 维列向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性相关()r A n ⇔<； m 维列向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关()r A n ⇔=. ④ ()0r A A ο=⇔=.（了解）⑤ 若12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关，而12,,,,n αααβ⋅⋅⋅线性相关,则β可由12,,,n ααα⋅⋅⋅线性表示,且表示法惟一.⑥ 矩阵的行向量组的秩等于列向量组的秩. （了解）阶梯形矩阵的秩等于它的非零行的个数. （掌握）⑦ 矩阵的行初等变换不改变矩阵的秩,且不改变列向量间的线性关系.（了解） 矩阵的列初等变换不改变矩阵的秩,且不改变行向量间的线性关系.12,,,n ααα⋅⋅⋅和12,,,n βββ⋅⋅⋅可以相互线性表示. 记作：{}{}1212,,,,,,n n αααβββ⋅⋅⋅=⋅⋅⋅A 经过有限次初等变换化为B . 记作：A B =⑧ 向量组12,,,s βββ⋅⋅⋅可由向量组12,,,n ααα⋅⋅⋅线性表示,且12(,,,)s r βββ⋅⋅⋅12(,,,)n r ααα=⋅⋅⋅,则两向量组等价；⑨ 任一向量组和它的极大无关组等价.⑩ 向量组的任意两个极大无关组等价,且这两个组所含向量的个数相等. ⑪ 若A 是m n ⨯矩阵,则{}()min ,r A m n ≤,若()r A m =，A 的行向量线性无关； 若()r A n =，A 的列向量线性无关,即：12,,,n ααα⋅⋅⋅线性无关.Ax β=1122n n x x x αααβ+++=1112111212222212,,n n m m mn n m a a a x b a a a x b A x a a a x b β⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 12,1,2,,j j jmj j n αααα⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦41212120,,,0,,,()(),,,A n A n n Ax Ax A n Ax Ax A Ax r A r A n βοαααβοβαααββααα⇒⇔==−−−−−→=<<≠⇒⇒⇔==−−−−−→≠⇔=⇔=<≠=⇒ 当为方阵时当为方阵时有无穷多解有非零解线性相关 有唯一组解只有零解可由线性表示有解线性无关 12,,,()()A n Ax r A r A βαααββ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪−−−−−→⎪⎩⇔=⇔≠ 当为方阵时克莱姆法则 不可由线性表示无解线性方程组解的性质：1212121211221212(1),0,(2)0,,(3),,,0,,,,,(4),0,(5),,0(6)k k k k Ax Ax k k Ax k Ax Ax Ax Ax Ax ηηηηηηηηηλλλληληληγβηγηβηηβηη=+⎫⎪=⎪⎬=⎪⎪++⎭==+==-= 是的解也是它的解 是的解对任意也是它的解齐次方程组 是的解对任意个常数 也是它的解 是的解是其导出组的解是的解 是的两个解是其导出组的解211212112212112212,0(7),,,,100k k k kk k k Ax Ax Ax Ax Ax ηβηηηηηηβληληληβλλλληληληλλλ⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪=⇔-=⎪=⎪⎪++=⇔++=⎪⎪++=⇔++=⎩ 是的解则也是它的解是其导出组的解 是的解则也是的解 是的解√ 设A 为m n ⨯矩阵,若()r A m =,则()()r A r A β= ,从而Ax β=一定有解. 当m n <时,一定不是唯一解.⇒<方程个数未知数的个数向量维数向量个数,则该向量组线性相关.m 是()()r A r A β 和的上限.。
线性代数总结
第一章1、矩阵乘法矩阵乘法通常满足分配律而一般不满足交换律即AB!=BAf(x),g(x)为多项式，有：f(A)g(A)=g(A)f(A)f(A)g(B)!=g(B)f(A)2、矩阵的转置（A+B)^T=A^T+B^T （AB)^T=B^TA^T（kA)^T=kA^T（A^T)^T=A若A^t=-A 称A为反对称矩阵（斜对称矩阵）任意n阶方阵都可以写成对称矩阵和反对称矩阵之和。
3、矩阵的初等变换4、逆矩阵B唯一，B的逆为A。
(AB)^(-1）=B^(-1)A^(-1）(kA)^(-1）=（1/k)A^(-1）①A可逆②AX=0只有零解③Ab=0有唯一解〔①、③即为克拉默法则〕④A≌Ⅰ（等价）最简判断方法：det!=0逆矩阵求法：（A , I）—→（I , A^(-1））5、分块矩阵（注意使用即可）第二章1、性质（①、②为矩阵的某两行）某一行全为零，det=0某两行对应元成比例，则det=0 ①→k·①，则det→k·det①→k·②+①，则det不变①←→②，则det→（-det）detA=det（A^T）detA^-1=1/detAdetAB…N=detAdetB……detN det（kA）=k^n（detA）#伴随矩阵的性质y推导基础：AA*=A*A=（detA）Ⅰ若A可逆，则A^(-1) = (1/detA)A* det(A*）=（detA)^(n-1）(kA)*=k^(n-1）A*(A*)^(-1）= A^(-1)*(A^T)* =（A*)^T(AB)* = B*A*(A*)*=(detA)^(n-2) Ar(A*)={n(rA=n),1(rA=n-1),0(rA<n-1)} 2、矩阵的秩定义：矩阵A的非零子式的最高阶数称为A的秩，零矩阵的秩为0。
性质：A可逆←→R（A）=nR（A）=0←→A=0R（A）=R（A^T）k≠0时，R（kA）=R（A）若P,Q为可逆矩阵，则R（A）=R（PA）=R（AQ）=R（PAQ）A≌B←→R（A）=R（B）（1) 有：初等变换不改变矩阵的秩经过行初等变化把矩阵换为行最简，即可得到秩。
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R ( A) n R ( A) n 1 R ( A) n 1
9 R( A B) R( A, B) R( A) R( B) 10 分块阵 A 0 0 B R( A) R( B)
max[ R( A), R( B)] R( A, B) R( A) R( B)
伴随矩阵
转置矩阵的性质、对称阵的性质、伴随矩阵的性质、分块矩阵的性质 幂运算的性质 矩阵乘法的消去律 在一般情况下 AC BC ；无法推出 A B 但是在 | C | 0 的条件下一定有 A B 在 C 0& | C | 0 条件下；是否一定能推出 A B 对称阵的传递性/正定 运算后矩阵
m m nn m n m n
向量组的线性相关性 定理1. 设 可由 (1 ,2 , 推论： (1 ,2 ,
, n ) 线性表出，表示法唯一的充要条件是 (1 ,2 ,
, n ) 线性无关；即唯一确定一个向量空间
, n ) 线性相关， 可由它们线性表示，则这个表达式必不唯一
行列式性质
逆矩阵的本质即为A的-1次方 一般情况下 ( AB)m Am Bm m m m 但是当A、B可换乘时存在 ( AB) A B AB=BA在特征值方面的性质
| kA | k n | A |
分块矩阵的性质
A1 0
0 A4
| A1 || A4 |
0 A3
A2 0
(1) mn | A2 || A3 |
A M4 1 A3 A1 0 0 A4
M
1 4
0 A31 1 1 1 A2 A2 A1 A3 0 A2 0
| A1 || A4 |
A3
(1) mn | A2 || A3 |
矩阵的秩及其运算问题 矩阵秩的常见定理 1. 如果A、B均为 m n 矩阵；则 0 R( A B) R( A) R( B) 2 如果A为 m n 矩阵，B为 n s 矩阵，则 R( A) R( B) n R( AB) min[ R( A), R( B)] 3 如果A为 m n 矩阵，B为 n s 矩阵，if：AB=0则 R( A) R( B) n 4 R( A) R(kA) R( AT ) 5
定理：向量组中有一部分向量组线性相关，则该向量组线性相关；简而言之：部分相关，整体相关 定理：线性无关向量组的任一部分向量组必线性无关；简而言之：整体无关，部分无关 定理：一向量可由部分向量组表出，则该向量可由整个向量组表出；简而言之：部分可表出，整体可表出 定理：当m>n时，m个n维向量 1 ,2 , ,m 一定线性相关；简而言之：超维列向量组必定线性相关 定理：线性无关向量组延长分量之后所得向量组人线性无关；线性相关向量组缩短分量之后所得向量组仍线性相关
, An 均为n阶矩阵，且 A1 A2
13 矩阵中每成比例一行，秩减少1 14 证明秩相等 R( A) R( B) 只需求证 R( A) R( B) R( A) R( B) R( A) R( B) n 只需求证 AB 0 R( A) R( B) n A B kE R( A) R( B) n
( A* )* | A |n2 A
( AB) A Bm
m m
转置、可逆、伴随矩阵的关系
幂运算性质
( AT )1 ( A1 )T Am ( A1 )m
A0 E
( A* )1 ( A1 )*
| AB || A || B |
( A* )T ( AT )*
| Am || A |m
定理：向量组 A (1,2 , ,r ) 线性无关，且可由向量组 B (1, 2 , 原因：低秩基可由高秩基线性表出 线性表出唯一性定理： 设 1 ,2 , ,m 线性无关，而 1 , 2 ,
, m , 线性相关，则 可唯一地表成 1 ,2 ,
,m 的线性组合
R( A) R( A b)
7. 线性非齐次方程组有无穷多解的充要条件 R( A) R( A b) n 8. 线性非齐次方程组有唯一解的充要条件是 R( A) R( A b) n 注意： 线性齐次方程组得解的问题可以从A的行列式(A为方阵)和秩去考查 而线性非齐次方程组得解只能从增广矩阵的秩去考察
A C R( A) R( B) R( A) R( B) R(C ) 0 B
An 0 则： R( A1 ) R( A2 ) R( An ) (m 1)n
11 向量组（1）的秩为r1，向量组（2）的秩为r2，如果组（1）能由组（2）表示出；则r1=<r2 12 一般 A1 , A2 ,
方程组解的问题
Amn X n1 bm1
向量及其线性运算 向量 和向量组 (1 ,2 ,
线性齐次方程组 AX 0 1 . 线性齐次方程组仅有零解的充分条件是 | A | 0 R( A) n 2. 线性齐次方程组有非零解得充分必要条件是 | A | 0 R( A) n 特别的；如果线性齐次方程组的未知数个数多于方程的个数必有非零解 3. 线性齐次方程组如果有非零解的话，就有无穷多个非零解 4. 如果线性其次方程组解唯一的话，一定是0解 5. 线性非齐次方程组有解的充要条件是 R( A) R( A b) 6. 线性非齐次方程组无解 R( A) R( A b) 1. 2. 3. 4. 5. 6.
a b 1 d b c d ad bc c a
1
k1 k3
k2
k11 k3 k1 k11
1
1
k2
1
k31 k31
k k mk ( A B ) m Cm AB k 0 m
AA* A* A | A | E | A | ( AB)* B* A* (aA)* an1 A*
一般情况下
A* | A | A1
( A* )1 | A |1 A
| A* || A |n1 ( A B)* A* B*
0 A4 A2 A4
A1 1 M2 1 1 1 A4 A3 A1 M
1 3
0 1 A4
1 A11 A11 A2 A4 1 A4
方块阵的幂运算
Am1 Am A
规律：负对角线取逆换位；从0开始逆时针；主对角线换位
0 M1 A3
dx b cx a a cx f 1 ( x) b dx f 1 ( x)
A2 A4 A2 0
1 A1 A3 A2 M11 3 1 A2
A31 0
ax b (ad bc 0) cx d a bx f ( x) (ad bc 0) c dx f ( x)
i j A A1 A1 E(i )( j ) A
r r
对角阵的逆矩阵
kri A A2 A2 Ek ( i ) A
i j A A3 A3 Ek (i ) ( j ) A
kr r
其意义在于： 数对矩阵某行或列的操作转化为矩阵对矩阵的操作 二阶矩阵的逆矩阵
kA
A 0 0 B 正交和正定
Ak
A B
f ( A)
A 1
PT AP
AT
A*
AB
Hale Waihona Puke 对称性不对称正定阵
不一定
正交阵
AC BC
转置运算
(A ) A
T T
可逆矩阵的性质 n阶矩阵可逆的存在性定理 定理1：存在等价标准型Enn A* 1 A 定理2：| A | 0 | A| 1 1 (A ) A 1 ( kA) 1 A1 k
向量组和向量组之间能够线性表出的前提(必要条件)条件是：向量维数相同 向量组A能够由向量组B线性表出的充要条件是：1. 向量维数相同 2. R(A)<=R(B)
定理：向量组 A (1,2 ,
[利用向量空间思考这一定理]
,r ) 能够由向量组 B (1, 2 ,
, s ) 线性表出，且r>s；则向量组A线性相关 , s )线性表出，则组r<s
( A B )T AT BT (kA)T kAT ( AB )T BT AT 1T 1
| AT || A |
AT A 一定为对称阵
对称阵 AT A
A AT
AAT
对称阵的性质 矩阵可换乘的充分条件： A、B均为对称矩阵/其中一个为单位阵/0矩阵
( AB)1 B1 A1
, n ) 之间的线性组合问题
归结为线性非齐次方程组的问题
(1 , 2 ,
,n ) X
X (1 ,2 ,
,n )1
注意： 向量的维数和未知数的个数；向量的维数有可能 大于未知数的个数(向量组的个数) 向量组相关性和无关性的本质
向量组形成的线性齐次方程组有无非零解
如果 (1, 2 , , n ) X 0 存在非零解则线性相关 如果 (1, 2 , , n ) X 0 只有唯一零解则线性无关 含有零向量的任一向量组线性相关 N维初始单位向量组线性无关 零向量自身线性相关 ；非零向量自身线性无关 超维向量组必线性相关；超维：向量个数>向量维数 向量组的极大无关向量组和向量组的秩 向量组对应的列矩阵的初等行变换不影响列向量之间 的线性关系。于是，向量组的秩和极大无关组的问题 转化为对应矩阵的秩的问题，归结为对矩阵进行初等 行变换变成阶梯形矩阵的问题。 如果向量组线性无关，则其自身为极大无关组
k 0
R( A) R( A1 ) | A | 0
R( A B) R( A) R( B) n R( AB)