线代一章1节

合集下载

线性代数讲义正式版

线性代数讲义正式版
郑老师线代核心讲义
目录 第一章 行列式........................................................................................................................................ 1
第一节:基本概念.......................................................................................................................... 1 第二节:行列式的基本性质与计算.............................................................................................. 1 第三节:典型例题精讲.................................................................................................................. 2 第二章 矩阵.......................................................................................................................................... 5 第一节:基本概念.......................................................................................................................... 5 第二节:几种特殊矩阵.................................................................................................................. 5 第三节:矩阵基本运算与公式性质.............................................................................................. 6 第四节:初等变换与初等矩阵...................................................................................................... 8 第五节:求逆矩阵........................................................................................................................ 10 第六节:矩阵的秩........................................................................................................................ 12 第七节:矩阵的性质.................................................................................................................... 13 第三章 向量........................................................................................................................................ 18 第一节:基本概念........................................................................................................................ 18 第二节:向量组的性质................................................................................................................ 19 第三节:向量组的秩与向量组等价............................................................................................ 23 第四章 线性方程组............................................................................................................................ 26 第一节:基本概念........................................................................................................................ 26 第二节:基本结论........................................................................................................................ 26 第三节:线性方程组解的结构.................................................................................................... 27 第四节:具体线性方程组的通解的求法.................................................................................... 28

线性代数课件 第一章

线性代数课件  第一章
0 0 0 0 0 0 ≠ ( 0 0 0 0) . 0 0 0
1 0 (5)单位矩阵 单位矩阵 0 1 E = En = L L O 0 0
称为单位矩阵( 单位阵) 称为单位矩阵(或单位阵). 单位矩阵
L 0 O L 0 L L L 1
a11 a 21 A= L a m1
简记为
a12 a 22 L am1
L a1 n L a2n L L L a mn
矩阵A的 (m, n)元
A = Am×n = (aij )m×n = (aij ).
这m × n个数称为 A的元素 ,简称为元 . 简称为元
a11 x1 + a12 x2 + L + a1n xn = b1 a x + a x +L + a x = b 21 1 22 2 2n n 2 LLLLLLLLLLLL am1 x1 + am 2 x2 + L + amn xn = bm
, , 系数 aij ( i =1,2,L m, j =1,2,L n) , 常数项 bi (i = 1,2,L,n)
全为1 全为
(6)方阵 方阵 主对角线
a11 a12 a21 a22 A= L L 副对角线 an1 an1
简记为
L a1n L a2 n L L L ann
n× n
矩 A 阵 的
( n, n) 元
A = An× n = ( aij )
.
矩阵的转置
a11 a 21 A= L a m1
定义3 如果矩阵A经过有限次的初等变换变成B 定义3 如果矩阵A经过有限次的初等变换变成B, 就称矩阵A与矩阵B等价, 就称矩阵A与矩阵B等价,记作 A ~ B . 矩阵之间的等价具有自反性、对称性和传递性. 矩阵之间的等价具有自反性、对称性和传递性. 例如 用矩阵的初等行变换 解线性方程组

线代第一章(1)

线代第一章(1)


j1 j2 jn
(1)
( j1 j2 jn )
a1 j a2 j anj
1 2
n
其中
j1 j 2 j n

表示对所有n元排列取和。
注: (1) 当n=1时,一阶行列式 a a 此处 a 不是a的绝对值, 例如行列式 1 1
(2) 定义表明,计算n阶行列式,首先必须作出所有的 可能的位于不同行、不同列的n个元素的乘积,把这些 乘积的元素的第一个下标(行标)按自然顺序排列, 然后看第二个下标(列标)所成的奇偶性来决定这一 项的符号。
i 为行标, j 为列标。
注: (1) 三阶行列式 算出来也是一个数。
(2) 记忆方法:对角线法则(在黑板上演示) 例:
2
0
1
1 4 1 1 8 3
2 (4) 3 0 (1) (1) 11 8 1 (4) (1) 0 1 3 2 (1) 8 24 8 4 16 4
二(三)阶行列式
排列与逆序 n 阶行列式的定义

行列式概念的形成(定义)
四. 行列式的性质 五. 行列式按一行(列)展开 六. Cramer 法则

行列式的基本性质及计算方法

利用行列式求解线性方程组
本章主要讨论以上三个问题。
首先来看行列式概念的形成 问题的提出:
求解二、三元线性方程组

一. 二阶与三阶行列式 1. 二阶行列式
a11
a12
a13 a23 a33 a43
a14 a24 a34 a44
a21 a22 D a31 a32 a41 a42
a21 a23 M 12 a31 a33 a41 a43

线性代数第一章1-3PPT课件

线性代数第一章1-3PPT课件

1234
例3
0421
D
?
0056
0008
12340421Fra bibliotekD 0
0
5
6 a a a a 11 22 33 44 1 4 5 8 160.
0008
同理可得下三角行列式
a11
0 00
a21 a22 0 0
an1
an2
an3 ann
a11a22 ann .
例4 证明对角行列式
1 2
12 n;
t132 1 0 1, 奇排列 负号,
a11 a12 a13
a21 a22 a23 (1)t a1 p1a2 p2 a3 p3 .
a31 a32 a33
二、n阶行列式的定义
定义 设有n2 个数,排成 n 行n列的数表
a11 a12
a1n
a21 a22
a2n
an1 an2
ann
作出表中位于不同行不同列的 n 个元素的乘积,
对应于
1 1 2x 1
1 t a11a22a33a44 1 t1234a11a22a34a43
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
17
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败 也是伟大的,所以不要放弃,坚持 就是正确的。
n
2
1
nn1
1 2 12 n .
n
证明 第一式是显然的,下面证第二式.
若记 i ai,ni1, 则依行列式定义
2
1
a1n
a2,n1
n
an1
1 tnn121a1na2,n1 an1

线性代数第一章PPT讲解1-4

线性代数第一章PPT讲解1-4

aaijij 0 0
D
1 i1
1
a j 1 i1, j
ai1, j1
ai1,n
anj an, j1 ann
aaiijj
0
0
1 i j2 ai1, j ai1, j1 ai1,n
anj an, j1 ann
aijj
0
0
1 i j ai1, j ai1, j1 ai1,n
anj an, j1 ann
aaiijj
0
0
元 素aij在 行 列 式ai1, j ai1, j1 ai1,n 中 的
anj an, j1 ann
余 子 式 仍 然 是aij在 a11 a1 j a1n
D 0 aaiijj 0 中的余子式 Mij .
an1 anj ann
二、行列式按行(列)展开法则
定理3 行列式等于它的任一列(行)的各元 素与其对应的代数余子式乘积之和,即
D a1 j A1 j a2 j A2 j anj Anj j 1,2,, n
证 a11 a1 j 0 0 a1n
D
a21
0 a2 j 0
a2n
an1 0 0 anj ann
1பைடு நூலகம்
x2
x2 x1
( xi x j ),
2i j1
当 n 2 时(1)式成立.
假设(1)对于 n 1 阶范德蒙德行列式成立,
依次做行变换:
rn x1rn1 , rn1 x1rn2 , ....., r2 x1r1

1
1
1
1
0
Dn 0
x2 x1
x2 ( x2 x1 )
x3 x1

线性代数课件第一章第一节PPT课件

线性代数课件第一章第一节PPT课件
第7页/共51页
应用三、电网 工程师利用仿真软件设计电路以及包含 百万晶体管的微芯片.这类软件离不开线性 代数方法和线性代数方程.
第8页/共51页
应用四、经济学和工程学中的线性模型
列昂惕夫 美籍俄裔著名经济学家,1906 年8月日生于俄国彼得堡,1925年毕业于列 宁格勒大学经济系。1928年获德国柏林大 学哲学博士学位。
第9页/共51页
但是,当时MarkⅡ还不能处理500个未知量、 500个方程组的方程组.所以他把这个问题提炼成 42个未知量、42个方程的方程组.
最后,经过56小时的持续运转, MarkⅡ终于求出了一个解.
列昂惕夫开启了通往经济学数学 模型一个新时代的大门,并于1973年 荣获诺贝尔奖.从那时起,其他领域 的研究者也开始使用计算机分析数学 模型. 常用的数学软件有Matlab、Maple、 Mathematica、SAS、Mathcad.
1 2 3
D 0 1 1 2 3 3 2
13 0
4 2 3
D1 3 1 1 8 27 12 12 11
4 3 0
第37页/共51页
14 3
D2 0 3 1 4 9 4 1
1 4 0
1 2 4
D3 0 1 3 4 6 4 9 7
1 3 4
于是,方程组的解为:
11 22 44
例2 计算三阶行列式 D 2 2 1
解二: 利用展开法
3 4 2
D 1 2 1 2 2 1 (4) 2 2
4 2 3 2
3 4
8 27 4(2)
8 14 8
14
第29页/共51页
例3 求解方程
解 方程左端
11 23 49
1 x 0 x2

大学线性代数课件 第一章 第1节

大学线性代数课件 第一章 第1节

四、n阶行列式的定义
三阶行列式
a11 D = a 21 a 31
说明
a12 a 22 a 32
a13 = a11a22a33 + a12a23a31 + a13a21a32 a 23 a13a22a31 a11a23a32 a12a21a33 a 33
(1)三阶行列式共有 6 项,即 3! 项. ) (2)每项都是位于不同行不同列的三个元素的 ) 乘积. 乘积.
τ
对于D中任意一项 对于 中任意一项
( 1)τ a1 p a2 p
1
2
anpn ,
总有且仅有 D1 中的某一项 ( 1) aq1 1aq2 2 aqnn ,
s
与之对应并相等; 反之, 与之对应并相等 反之 对于 D1 中任意一项
( 1) a p 1a p 2 a p n ,
τ
1 2 n
也总有且仅有D中的某一项 也总有且仅有 中的某一项 从而 D = D1 .
a11a23 a32 a12 a21a33 a13 a22 a31
为一个三阶行列式。 可用下面的对角线法则记忆
a11 a21 a31
a12 a22 a32
a13 a23 a33
= a11a22a33 + a12a23a31 + a13a21a32 a13a22a31 a12a21a33 a11a23a32.
(3)当每一项行指标排列均为123时,这一项的正负 当每一项行指标排列均为123时 123 号取决于列指标排列的奇偶性,偶排列带正号, 号取决于列指标排列的奇偶性,偶排列带正号,奇排 列带负号。 列带负号。
例如
a13a21a32
列标排列的逆序数为 偶排列
+ 正号

《线性代数》第1讲-第1章第1-2节

《线性代数》第1讲-第1章第1-2节
线性代数
Linear Algebra
王健 理学院 数学系 北京工商大学 我的邮箱:wangjian04@ 课程主页:/ 登录密码:110
第一章 1 第一章 2
线性代数
课程特点: 一个中心 —— 求解线性方程组 一种工具 —— 矩阵(行列式、向量) 关于教材: 内容基本、难度低 第3.6节、第4.4节、第5.4节选讲 成绩:平时40%(出勤+作业+测验等)+ 期末60% 作业:用作业纸做,单周二交作业, 批阅1/3 作业上交情况及时上传至课程主页 答疑:单周周二下午七八节,工三303(数学系办公室)
a11
即 a 21 a 31 行标


a31
a12 a 22 a 32
a13 a 23 a 33
+ +
+
a11a 22 a 33 a12 a 23 a 31 a13 a 21a 32 a11a 23 a 32 a12 a 21a 33 a13 a 22 a 31 .
第一章 13
例4 解
1 求解方程
方程左端为
1 3 9
1 x 0. x2
计算三阶行列式
1 D 2 3 2 2 4 4 1 2
D 2 3
2 4
D 3 x 2 4 x 18 9 x 2 x 2 12
1 2 (2) 2 1 ( 3) (4) ( 2) 4
由 1, 2 , 3 组成的 3级排列有: 123 , 132 , 213 , 231 , 312 , 321 .
由自然数 1 , 2 , , n 所构成的不同的 n 级排列 的总数为 n!. 通常用 Pn 表示 .
Pn n ( n 1) ( n 2 ) 3 2 1 n!.
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

a1 x a2 ⋯ a2
a2 a2 x ⋯ a3
a3 a3 a3 ⋯ a4
⋯ an ⋯ an ⋯ an . ⋯ ⋯ ⋯ x
首页
上页
返回
下页
结束

列都加到第一列, 将第 2 , 3 , ⋯ , n + 1列都加到第一列,得
x + ∑ ai x + ∑ ai
i =1 n i =1 n n
a1 x a2 ⋮ a2
1≤ j < i ≤ n
(x − x )
i j
An n +1 = -1) M n n +1 = − M n n +1 (-1)
2n+1

M n n +1 = ( x1 + x2 + ⋯ + xn ) ∏
1≤ j < i ≤ n
(x − x )
i j
首页
上页
返回
下页
结束
小结
计算行列式的方法比较灵活, 计算行列式的方法比较灵活,同一行列式可 以有多种计算方法; 以有多种计算方法;有的行列式计算需要几种方 法综合应用.在计算时, 法综合应用.在计算时,首先要仔细考察行列式 在构造上的特点,利用行列式的性质对它进行变 在构造上的特点, 换后,再考察它是否能用常用的几种方法. 换后,再考察它是否能用常用的几种方法.
(1+ 2 +⋯+ n ) − (1+ 2 +⋯+ n )
上页
返回
下页
结束
所以 所以 D2 =
∑ (−1) a
t
1 p1 a 2 p2
⋯ a npn = D1
本题证明两个行列式相等, 评注 本题证明两个行列式相等,即证明两 一是两个行列式有完全相同的项, 点,一是两个行列式有完全相同的项,二是每一 项所带的符号相同. 项所带的符号相同.这也是用定义证明两个行列 式相等的常用方法. 式相等的常用方法.
a2 ⋯ an a2 ⋯ an x ⋮ ⋯ an ⋱ ⋮ x
D
n+1
=
x + ∑ ai
i =1 n
⋮ x + ∑ ai
i =1
a3 ⋯
首页
上页
返回
下页
结束
提取第一列的公因子, 提取第一列的公因子,得
1 a1 a 2 1 x a2 n = ( x + ∑ ai ) 1 a2 x i =1 ⋯ ⋯ ⋯ 1 a2 a3
1 a2 0 ⋮ 0
返回
1 a1 − 解 a2 1 c1 − c2 0 a2 D 1 ⋮ 1
首页 上页
1

1 0 0 ⋮
0 ⋯ a3 ⋯ ⋮ ⋱ 0
⋯ an
下页 结束
1 a1 − ∑ i = 2 ai 1 c1 − ci 0 ai 0 ( 3 ≤ i ≤ n) ⋮ 0
n
n
1 a2 0 ⋮ 0
1

1 0 0 ⋮
一、计算排列的逆序数 例1 求排列 (2k )1(2k − 1)2(2k − 2 )3(2k − 3)⋯ (k + 1)k
并讨论奇偶性。 的逆序数 , 并讨论奇偶性。
解 分别算出排列中每个元素前面比它大的数码之 即算出排列中每个元素的逆序数. 和,即算出排列中每个元素的逆序数. 0 1 2 3 k-1
a12 a 22 a 32 a 42 a 52
a13 a 23 a 33 a 43 a 53
0 a 24 a 34 0 0
0 a 25 a 35 0 0
证明 行列式定义展开式中项的一般形式是 a1 p1 a 2 p2 a 3 p3 a 4 p4 a 5 p5 若该项不为零显然应满足 p1 , p4 , p5 ∈ {2 , 3} 为不同的三个数, 而p1,p4,p5为不同的三个数, 故 p1 , p4 , p5 中必有一个属于{ 中必有一个属于{1 , 4, 5},即 a1 p1 , a4 p4 , a5 p5 中必有一个为零, 因而定义式中的任意一项 中必有一个为零, a1 p1 a 2 p2 a 3 p3 a 4 p4 a 5 p5 = 0 ,故 D = 0。
所以 , 当 n = 1 , n = 2 时, 结论成立.
首页 上页 返回 下页 结束
假设对阶数小于 n的行列式结论成立 , 下证对于阶数 等于 n的行列式也成立 .现将 Dn 按最后一行展开 , 得
Dn = 2 cosα Dn−1 − Dn− 2 .
由归纳假设 , Dn -1 = cos( n − 1)α , Dn − 2 = cos( n − 2)α ,
首页
上页
返回
下页
结束
Dn = 2 cos α cos(n − 1)α − cos(n − 2)α
= [cos nα + cos( n − 2)α ] − cos( n − 2)α = cos nα ;
所以对一切自然数 n 结论成立.
首页
上页
返回
下页
结束
评注 为了将 D n 展开成能用其同型的 D n − 1 , D n − 2 表示 , 本例必须按第 n 行 (或第 n 列 )展开 , 不能 按第 1行 (或第 1列 )展开 , 否则所得的低阶行列式 不 是与 D n 同型的行列式 .
一般来讲 ,当行列式已告诉其结果 , 而要我们 证明是与自然数有关的 结论时 , 可考虑用数学归 纳法来证明 .如果未告诉结果 , 也可先猜想其结果 , 然后用数学归纳法证明 其猜想结果成立 .
首页
上页
返回
下页
结束
例5
计算n 计算 阶行列式 爪型行列式 a1 1 1 ⋯ 1 1 a2 0 ⋯ 0 D = 1 0 a 3 ⋯ 0 ,其中 a1 a 2 ⋯ a n ≠ 0 ⋮ ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ 1 0 0 ⋯ an
n
n
1 a2 0 ⋮ 0
1

1 0 0
0 ⋯ a3 ⋯ ⋮ 0
⋱ ⋮ ⋯ an
a1 = (1 + a1 + ∑ )a 2 a 3 ⋯ a n i = 2 ai
a1 = (1 + ∑ )a 2 a 3 ⋯ a n i =1 a i
n
首页
上页
返回
下页
结束
例7 计算
x a1 D n + 1 = a1 ⋯ a1
首页
上页
返回
下页
结束
例3 设
a11 a 21 D1 = ⋯
a12 ⋯ a1n a 22 ⋯ a 2 n ⋯ ⋯ ⋯ a n 2 ⋯ a nn
,
( i , j )元为 元为
aijb
i− j
a n1
a11 a 21 b D2 = ⋯ a n1 b
n −1
a12 b
−1
a 22 ⋯ an2 b
n− 2
⋯ a1n b1− n ⋯ a 2 n b2− n ⋯ ⋯ ⋮ a nn
首页
上页
返回
下页
结束
例4 证明
cos α 1 0 Dn = ⋯ 0 0
1 2cos α 1 ⋯ 0 0
0 1 2cos α ⋯ 0 0
⋯ 0 0 ⋯ 0 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 2cos α ⋯ 1
0 0 0 = cos nα ⋯ 1 2cos α
对阶数n用数学归纳法 证 对阶数 用数学归纳法
因为D1 = cos α , cos α D2 = 1 1 = 2 cos 2 α − 1 = cos 2α , cos 2α
= ( x + ∑ a i ) ∏ ( x − a i ).
i =1 i =1 n n
0 0 ⋮ − an
首页
上页
返回
下页
结束
评注 本题利用行列式的性质,采用“化零” 本题利用行列式的性质,采用“化零” 的方法,逐步将所给行列式化为三角形行列式. 的方法,逐步将所给行列式化为三角形行列式. 化零时一般尽量选含有1的行( 化零时一般尽量选含有1的行(列)及含零较多 的行( );若没有 若没有1 的行(列);若没有1,则可适当选取便于化零 的数,或利用行列式性质将某行( 的数,或利用行列式性质将某行(列)中的某数 化为1;若所给行列式中元素间具有某些特点,则 化为1 若所给行列式中元素间具有某些特点, 应充分利用这些特点,应用行列式性质, 应充分利用这些特点,应用行列式性质,以达到 化为三角形行列式之目的. 化为三角形行列式之目的.
1≤ j < i ≤ n
(x
i
− x j ), (n ≥ 2 )
首页
上页
返回
下页
结束
证明 在 Dn 中加一行一列,配成范德蒙行列式 中加一行一列, 1 1 1 ⋯ 1 1 x1 x2 x3 ⋯ xn y 2 2 2 2 x1 x2 x3 ⋯ xn y2 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ Dn+1 = ⋯ D = Mnn+1 n n− 2 n− 2 n− 2 n− 2 n− 2 x1 x2 x3 ⋯ xn y n n n n x1 −1 x2 −1 x3 −1 ⋯ xn −1 y n −1 n n n n x1 x2 x3 ⋯ xn yn
=
=k
2
+
2
当 k 为偶数时,排列为偶排列, 为偶数时,排列为偶排列, 为奇数时,排列为奇排列. 当 k 为奇数时,排列为奇排列.
首页
上页
返回
下页
结束
二、计算(证明)行列式
1 用定义计算(证明) 用定义计算(证明)
2 用数学归纳法 3 用行列式的性质 4 利用范德蒙行列式
首页
上页
返回
下页
结束
0 a 21 例2用行列式定义计算 D = a 31 0 0
相关文档
最新文档