武汉大学数学与统计学院 2005-2006第一学期《线性代数》B卷(供54学时用)
武汉大学2006年数学分析考研试题
武汉大学2006年数学分析考研试题武汉大学2006年数学分析考研试题一、已知：21lim 31x x ax b x→++=-，求常数,.a b二、已知：2111()221n nn x x +∞=-+∑，求其收敛域。
三、f 在[]0,1上可导，且(1)2(0)f f =，求证：(0,1)ξ∃∈，使得(1)()()f f ξξξ'+=。
四、已知()f x 在[]0,1上可导，(0)0,0()1f f x '=<≤。
求证：11230(())()f x dx f x dx≥⎰⎰。
五、 已知f 在[,]a b 上单调递增，(),()f a a f b b ≥≤，求证：[,]a b ξ∃∈，使得()f ξξ=六、 在过(0,0),(,0)O A π的曲线:sin (0)L y a x a =>中，求出使得3(1)(2)Ly dx x y dy +++⎰的值最小的。
七、 求第二型曲面积分32222()Sxdydz ydzdx zdxdy I x y z ++=++⎰⎰，S为椭圆2222221x y z a b c ++=的外侧八、 求证0sin xyxedxx y+∞-+⎰在[]0,1上一致收敛。
九、 已知方程2cos()0xy xy +-=(1)研究上述方程并说明它在什么时候可以在点(0,1)附近确定函数()y y x =，且(0)1y =。
(2)研究函数()y y x =在点(0,1)附近的可微性。
(3)研究函数 ()y y x =在点(0,1)附近的单调性。
(4) 试问上述方程在点(0,1)的充分小邻域内可否确定函数(),(1)0x x y x ==？并说明理由。
武汉大学2006年数学分析考研试题解答一．解 由21lim 31x x ax b x→++=-，知()21lim 0x xax b →++=，10a b ++=，()21123lim lim 211x x x ax b x aa x →→+++===-+--，所以5a =-，4b =. 二．解 设()211221n n n x ux x -⎛⎫=⎪+⎝⎭，显然当1x =时，()11nn u∞=∑收敛，当1x ≠时，()()21111limlim221n n n n n u x x x u x ++→∞→∞-=+，当1121x x -<+时，()()1lim 0n n n u x u x +→∞=，此时，()1nn ux ∞=∑绝对收敛；当1121x x -=+时，()12n nu x ≤，此时，()1n n ux ∞=∑绝对收敛；当1121x x ->+时，()()1limn n n u x u x +→∞=+∞，此时，()1nn ux ∞=∑发散，所以级数的收敛域为1121x x -≤+，()()22121x x -≤+，()320x x +≥，x ≥或者2x ≤-，故收敛域为(][),20,-∞-+∞. 三．证明 设()()1f x F x x =+，则有()()00F f =，()()()()11002f F f F ===， ()()()()()211x f x f x F x x '+-'=+，由拉格朗日中值定理，存在()0,1ξ∈，使得()()()()1010F F F ξ'-=-，()()()100F F F ξ'=-=，即知有()()()10f f ξξξ'+-=，()()()1f f ξξξ'+=.四、假设()f x 在[]0,1上可导，且()0()1,0,1,(0)0f x x f '<<∀∈=，试证明 ()230()()>⎰⎰x xf t dtf t dt，()0,1∀∈x . 证明 令()230()()()=-⎰⎰xxF x f t dtf t dt,()320()2()()()()2()()'=-=-⎰⎰x xF x f x f t dt f x f x f t dt f x ,因()0()1,0,1,(0)0f x x f '<<∀∈=，所以()0>f x , 令20()2()()=-⎰x g x f t dt f x ，则[]()2()1()0''=->g x f x f x ,即得()(0)0>=g x g , 所以()0'>F x ， 则()230()()()(0)0=->=⎰⎰x xF x f t dtf t dt F ,()0,1∀∈x ,于是 ()230()()xxf t dtf t dt>⎰⎰，()0,1∀∈x .五．证明 有题设条件，对a x b≤≤，有()()()a f a f x f b b≤≤≤≤，若()f a a =，则取a ξ=，即得结论.若()a f a <，则存在0δ>（充分小），当a x a δ≤≤+时，有()()x f a f x <≤，令[](){}:,,E x t a x t f t =∈<，则E 是非空有界集， 设sup E β=，则有a b β<≤，()f ββ≤，若b β=，则有()b f b b ≤≤，()b f b =， 若b β<，我们断言()f ββ=，假若()f ββ<，则存在0δ>，使得[],t a βδ∈+时， 有()t f t <，于是E βδ+∈，这与sup E β=矛盾，所以()f ββ=， 综合以上，结论得证.六．解()()()312LI a y dx x y dx =+++⎰()()331sin 2sin cos a x x a x a x dx π⎡⎤=+++⎣⎦⎰332000sin 2cos sin cos a xdx a x xdx a x xdx ππππ=+++⎰⎰⎰()3242203aa a π=+⋅+-+⋅3443a a π=-+，()()()244411I a a a a '=-=+-，1a =时，()0I a '=，当01a <<时，()0I a '<，()I a 在[]0,1上严格递减， 当1a <<+∞时，()0I a '>，()I a 在[)1,+∞上严格递增， 所以()I a 在1a =处达到最小值. 七．解 取0ε>充分小，2222:S x y z εε++=，由高斯公式，得()32222Sxdydz ydzdx zdxdyI xy z++=++⎰⎰SS S εε-=++⎰⎰⎰⎰⎰⎰()32222S xdydz ydzdx zdxdy xy zε++=++⎰⎰31S xdydz ydzdx zdxdy εε=++⎰⎰()31111V dxdydz εε=++⎰⎰⎰3314343πεπε=⋅⋅=.八．证明 设(),sin f x y x =，(),xye g x y x y-=+，显然()0,2A f x y dx ≤⎰，对每一个[]0,1y ∈，(),g x y 关于x 单调递减，()10,g x y x<≤，关于[]0,1y ∈一致的有()lim ,0x g x y →+∞=， 由狄利克雷判别法，知()()0,,f x y g x y dx+∞⎰关于[]0,1y ∈是一致收敛的， 即得0sin xyx e dx x y+∞-+⎰在[]0,1上一致收敛.九．解 设()()2,cos F x y xy xy =+-，显然，有()0,10F =，()(),1sin y F x y x xy =+，()0,110y F =≠，由隐函数存在定理，存在0δ>，存在[],δδ-上的连续可微的函数()y y x =，()01y =，满足()(),0F x y x ≡，[],x δδ∈-，()(),2sin x F x y x y xy =+，()()()()(),2sin ,1sin x y F x y x y xy y x F x y x xy +'=-=-+，当0x δ<<，（0δ>充分小）时，有()0y x '<，()y x 在[]0,δ上严格单调递减；当0x δ-<<时，有()0y x '>，()y x 在[],0δ-上严格单调递增， （4）()0,10xF =，由于每一充分接近1的y ，1y <， 存在x ，x -，使得(),0F x y =，(),0F x y -=，所以上述方程在点()0,1的充分小邻域内，不能确定函数()x x y =，()10x =. 对1y >，方程()2cos x y xy +=无解.。
武汉大学大一高数下五年期末考试试题
[ey f (y) + y − x] dσ ≥ (e − 1)
பைடு நூலகம்
1 0
f (y) dy. 其中 D = {( x, y)|0 ≤
x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1}.
3
武汉大学 2007 – 2008 学年第二学期
《 高等数学B 》 试题
一. (36 分) 试解下列各题 ⎧ ⎪ ⎪ 2x + y = 0 x y z ⎨ 1. (6 分) 求通过直线 ⎪ 且平行于直线 = = 的平面方程. ⎪ ⎩ 4 x + 2y + 3z = 6 1 2 4
x2 y2 z2 + + 在点 M (1, 2, 3) 处的梯度及方向导数的最大值. 6 12 18
x2 + y2 在点 (0, 0) 处的连续性, 偏导数的存在性.
4. 已知以 2π 为周期的连续函数 f ( x) 的傅里叶系数为 a0 , an , bn (n = 1, 2, · · · ), 求函数 f (− x) 的傅里叶系数.
D
∂2 z . ∂ x ∂y
xy d x dy, 其中 D = {( x, y)| x2 + y2 ≤ a2 , x ≥ 0, y ≥ 0}.
0 −1
6. (6 分) 交换积分次序
dx
1− x 2 x +1
√
f ( x, y) dy.
二. (10 分) 求函数 z = x + y +
1 ( x > 0, y > 0) 的极值. xy
x2 + y2 = 0
性. 三. (10 分) 验证变换 x = et 可将微分方程 x2 微分方程
d2 y dy −3 + 2y = tet 的通解. dt dt2
(完整版)线性代数教案(正式打印版)
特征值与特征向量的求解方法
注意事项
在求解过程中，需要注意特征多项式f(λ)的根可能为重根，此时需要验证 是否满足定义中的条件。
在求解特征向量时，需要注意齐次线性方程组的基础解系的求法。
特征值与特征向量的应用举例
01
应用一
判断矩阵是否可对角化。若矩阵A有n个线性无关的特征向 量，则A可对角化。
02
图像处理
在图像处理中，经常需要对图像进行旋转、缩放等操作，这些操作可以通过矩阵对角化来实现。例如，将一个图像矩 阵与一个旋转矩阵相乘，就可以实现图像的旋转。
数据分析
在数据分析中，经常需要对数据进行降维处理，以提取数据的主要特征。通过对数据的协方差矩阵进行对角化，可以 得到数据的主成分，从而实现数据的降维。
REPORTING
线性代数课程简介
线性代数是数学的一个重要分支，主 要研究向量空间、线性变换及其性质 。
本课程将系统介绍线性代数的基本概 念、理论和方法，包括向量空间、矩 阵、线性方程组、特征值与特征向量 、线性变换等内容。
它是现代数学、物理、工程等领域的 基础课程，对于培养学生的抽象思维 、逻辑推理和问题解决能力具有重要 作用。
工具。
2023
PART 04
线性方程组与高斯消元法
REPORTING
线性方程组概念及解法
线性方程组定义
由n个未知数和m个线性方程组成的方程组，形如Ax=b，其中A为系数矩阵，x为未知数 列向量，b为常数列向量。
解的存在性与唯一性
当系数矩阵A的秩等于增广矩阵(A,b)的秩，且等于未知数个数n时，方程组有唯一解；当 秩小于n时，方程组有无穷多解；当秩大于n时，方程组无解。
要作用。
向量空间与子空间
武汉大学2005-2006线性代数试题(工科54学时)
武汉大学数学与统计学院2005－2006学年第一学期《线性代数》A 卷（供工科54学时用）学院 专业 学号 姓名注 所有答题均须有详细过程，内容必须写在答题纸上，凡写在其它地方一律无效。
一、计算题（每题5分，6题共30分）：1．设111111111-⎛⎫ ⎪=-- ⎪ ⎪--⎝⎭A ，当 1 n 是不小于的整数时，计算nA .2．设二阶方阵A 满足方程O I A A =+-232，求A 所有可能的特征值. 3．求二次型213232221321)()()(),,(x x x x x x x x x f ++-++=的秩.4．已知阶矩阵(2)n ≥，且非奇异，求**()A .5．设A 是三阶实对称矩阵，其对应的二次型的正负惯性指数均为1，且满足0+==E A E A -，计算A I 323+.6. 设n 阶向量Tx x )00(，，，， =α，矩阵T n I A αα-=,且T n x I A αα+=-1，求实数x .二、解答题（3题共45分，每题15分）1．设10102016A a ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，且()2R A =，满足，求a 和.2．已知222254245λλλ--⎛⎫ ⎪=-- ⎪ ⎪---⎝⎭A ,121λ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪--⎝⎭b ,就方程组=AX b 无解、有唯一解、有无穷多解诸情形，对λ值进行讨论，并在有无穷多解时，求出其通解.3、设二次型222123123122331(,,)222=++---f x x x x x x x x x x x x ,(1).求出二次型f 的矩阵A 的全部特征值; (2).求可逆矩阵P ，使AP P 1-成为对角阵;(3).计算mA (m 是正整数).三、证明题和讨论题（2题共25分）：1.（10分）设是阶实方阵，(1).当为奇数且I AA T=及时, 证明：0=-A I .(2).当 m 为给定任意正整数且O I A m =+)(时, 证明：A 可逆.2.（15分）对线性空间3R 中的向量组A ：123,,ααα和B ：123,,βββ,讨论下面的问题：(1).向量组B 是否能成为3R 中的基？能否用A 线性表示B ？如果可以，试求出由123,,ααα到123,,βββ的过渡矩阵P ,其中1100α⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ 2110α⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ 3111α⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭；111β⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭a 2112β⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭a 3110β-⎛⎫ ⎪= ⎪⎪⎝⎭，且a 为实数.(2).若112321233123(22), (22), (22), βαααβαααβααα=+-=-+=--k k k k 是非零实数，（a ）给出向量组123,,βββ线性无关的一个充要条件，并证明之；（b ）给出矩阵123(),,βββ为正交阵的一个充要条件，并证明之.（2005－2006上工科54学时）线性代数A 卷参考解答一、计算题：1、11113111111()n --⎛⎫⎪--- ⎪⎪--⎝⎭；2、1212λλ＝，＝；3、 2 ；4、2n AA -； 5、－10 ； 6、－1 . 二、解答题：1、解：由初等变换求得a ＝1，（记E I =，下同），由0≠-EA ，因此 可逆 ，且2、解：经计算, 因此方程组有唯一解。
《线性代数》习题集(含答案)
《线性代数》习题集（含答案）第一章【1】填空题（1） 二阶行列式2a abbb=___________。
（2） 二阶行列式cos sin sin cos αααα-=___________。
（3） 二阶行列式2a bi b aa bi+-=___________。
（4） 三阶行列式xy zzx y yzx =___________。
（5） 三阶行列式a bc c a b c a bbc a+++=___________。
答案：1.ab(a-b)；2.1；3.()2a b -；4.3333x y z xyz ++-；5.4abc 。
【2】选择题（1）若行列式12513225x-=0，则x=（）。
A -3；B -2；C 2；D 3。
（2）若行列式1111011x x x=，则x=（）。
A -1，； B 0， C 1， D 2，（3）三阶行列式231503201298523-=（）。
A -70；B -63；C 70；D 82。
（4）行列式00000000a ba b b a ba=()。
A 44a b -；B ()222a b-；C 44b a -；D 44a b 。
（5）n 阶行列式0100002000100n n -=（）。
A 0；B n ！；C （-1）·n ！；D ()11!n n +-∙。
答案：1.D ；2.C ；3.A ；4.B ；5.D 。
【3】证明33()by az bz ax bx ay x y z bx ay by az bz ax a b zx y bz ax bx ay by azyzx++++++=++++ 答案：提示利用行列式性质将左边行列式“拆项”成八个三阶行列式之和，即得结果。
【4】计算下列9级排列的逆序数，从而确定他们的奇偶性： （1）134782695；（2）217986354；（3）987654321。
答案：（1）τ（134782695）=10，此排列为偶排列。
武汉大学数学与统计学院重修试题2006-2007学年第二学期《线性代数》(C)
经济与管理学院第六届团支书联席会期末复习宝典由各班团支书搜集，团支书联席会秘书长蒋润珠，副秘书长董叶子、杨梦楠、周家伊、朱怡哲整理。
武汉大学数学与统计学院重修试题2006－2007学年第二学期《线性代数》（C ）学院 专业 学号 姓名 注：1.本试题供线性代数C （即文科54学时）重修使用；2.所有答题均须有详细过程，内容必须写在答题纸上，凡写在其它地方一律无效。
一、 (10分)设有三阶方阵111011001A -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭，求1A -和13A A *--. 二、(15分)设三阶方阵B A ,满足B A E AB +=+2，且⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=101020101A ，求B 及*B .三、（15分）（15分）已知向量组A ：⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=0111ξ，⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1102ξ，⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1113ξ，⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1214ξ，求向量组A 的秩及一个最大无关组，并给出向量组中不能由其余向量线性表示的向量。
四、(10分)设A 为n 阶非零矩阵，且A ＝O ，证明存在n 阶非零矩阵B 使得BA O =.五、(20分)就λ取值讨论非齐次线性方程组123123123322,x x x x x x x x x λλλλ++=-⎧⎪++=-⎨⎪++=-⎩是否有惟一解、无解、有无穷多解? 并在有无穷多解时，求出其通解.六、(20分)设二次型123121323(,,)222f x x x x x x x x x =+-(1).写出二次型f 的矩阵A ；(2).求A 的全部特征值与特征向量；(3).求一个正交变换X PY =,把二次型f 化为标准形；(4).在1x =的条件下，求二次型f 的最大值和最小值。
七、(10分)设n 阶方阵A 的伴随矩阵为*,A 证明1. 若,A O =则*A O =；2. 1*.n A A-=。
武汉大学 线性代数试卷
-武汉大学数学与统计学院2005－2006学年第一学期《线性代数A 》A 卷（72学时用）学院 专业 学号 姓名 注 所有答题均须有详细过程，内容必须写在答题纸上，凡写在其它地方一律无效。
一、计算下列各题（每题6分，3题共18分）：(1).计算行列式aa a +++111111111 .(2).已知阶矩阵 (2)n ≥，且非奇异，求**()A .(3).设A 是三阶实对称矩阵，其对应的二次型的正负惯性指数均为1，且满足0I A I A +==-，计算23I A +.二、(12分)设10102016A a ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，且()2r A =，满足2AX I A X +=+，求a 和.三、(15分)设222254245λλλ--⎛⎫ ⎪=-- ⎪ ⎪---⎝⎭A ,121λ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪--⎝⎭b .讨论λ为何值时,方程组=AX b 无解、有唯一解、有无穷多解? 并在有无穷多解时，求出其通解.四、(15分)设二次型222123123122331(,,)222=++---f x x x x x x x x x x x x , (1).求出二次型f 的矩阵A 的全部特征值；(2).求可逆矩阵P ，使1P AP -成为对角阵; (3).计算m A (m 是正整数).五、(15分)设112212(,),(,) V L V L ααββ==, 其中1(2,1,3,1)α=-,2(0,2,0,1)α=；1(1,3,1,0)β=,2(1,6,2,3)β=--. 求12V V +与12V V 的基与维数.六、(15分)设σ是n 维线性空间V 上的线性变换,且满足1()n σαθ-≠,但()n σαθ=.(1).证明α,()σα,2()σα,…,1()n σα-是V 的一组基； (2).求线性变换σ在这组基下的矩阵A ； (3).讨论A 能否和对角阵相似.七、(10分)设n 阶方阵A 有n 个互不相同的特征值.证明:AB BA =的充要条件是A 的特征向量也是B 的特征向量.2005－2006第一学期《线性代数A 》A 卷参考解答一、1.a a a+++111111111.＝)(0000111)(111111111)(a n a aa a n aa a n n +=+=+++2、2n AA -；3、－10 .二、解：由初等变换求得a ＝1，由，得，由于0≠-E A ，因此 可逆 ，且三、解：经计算2(1)(10),A λλ=--- 因此方程组有唯一解。
武汉大学数学与统计学院 2005-2006第一学期《线性代数》B卷(供72学时用)
武汉大学数学与统计学院2005－2006第一学期《线性代数》B 卷（供72学时用）姓名 学号 专业 成绩一、计算题：（以下5题，每题8分，共40分） 1．设()11,1,1αT=()21,2,3αT=()31,3,t αT=，求t 使得线性相关.2．已知矩阵，求A 的伴随阵*A . 3．已知111222333A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭, 求22005A A 和.4．计算：211121314222122324233132334244142434100001111x x x x x x x x D x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x +=+++.及矩阵211213142212232423132334241424341111x x x x x x x x x x x x x x A x x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫+ ⎪+ ⎪= ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭的秩. 5．设n 阶方阵A 的各行元素之和均为，当A 可逆，且时，求的各行元素之和.二、解答题和证明题（以下6题，共60分）：1．(10分)求解齐次线性方程组: 12341234123412343 0253 044319022 0x x x x x x x x x x x x x x x x --+=⎧⎪--+=⎪⎨-++=⎪⎪--+=⎩.2．(10分)求矩阵X ，使满足AX =A +2X , 其中301110014A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭.3．(10分)设线性空间3R 中的六个向量如下:1α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--221，2α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-031，3α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-601，4α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-283，1β=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-210，2β=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--652(1)求出由1α,2α,3α,4α生成的子空间L(1α,2α,3α,4α)的维数，并选出一个基； (2)对1β和2β中属于L (1α,2α,3α,4α)者，给出其在(1)中所选的基下的坐标. 4．(15分)设A 的一个特征值为1, 其中A ＝.(1)求常数；(2)求可逆矩阵P ，使AP 为对角阵；(3)设向量=(5, 3, 3)，计算A (k 为正整数).5．(10分)已知A 是n 阶可逆矩阵, 证明A T A 是n 阶正定矩阵. 6．(5分)设是n m ⨯矩阵，B 是m n ⨯矩阵（n m ≤），其中I 是n 阶单位矩阵，若AB I =，证明B 的列向量组线性无关.（2005－2006上）线性代数B 卷参考解答： 一、计算题：1．对实数,令：得方程组， 其系数行列式,即t=5时，方程组有非零解，相应，线性相关.2．由初等变换求得101110123321A -⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪--⎝⎭，则*1011012321A A A -⎛⎫ ⎪==- ⎪ ⎪--⎝⎭.3．记，，因此所以2()()()A αβαβαβαβT T TT ==，而，则26A A =；同理可求:20052004()()()()()()()AαβαβαβαβαβαβαβαβαβT T T T T T T T T =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=＝20046A .4. 第1列乘以i x -加到第1i +列(1,2,3,4)i =,则12341234110000100001001x x x x x D x x x ----=421234i=142i=11+010001+001000001001i i x x x x x x ----==∑∑.易知0D A =≠, 则矩阵211213142212232423132334241424341111x x x x x x x x x x x x x x A x x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫+ ⎪+ ⎪= ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭的秩为4. 5．因的各行元素之和为，即，(),或，即.又因为A 可逆，得，即各行元素之和均为.二、解答题和证明题：1．对系数矩阵作初等行变换化：因24()()R A R B ==<，故有无穷多解。
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武汉大学数学与统计学院
2005－2006第一学期《线性代数》B 卷（供54学时用）
姓名 学号 专业 成绩
一、计算题：（以下5题，每题8分，共40分） 1．设()11,1,1αT
=()21,2,3αT
=()
31,3,t αT
=，
求t 使得
线性相关.
2．已知矩阵
，
求A 的伴随阵*A .
3．已知111222333A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭, 求22005
A A 和.
4．计算：2
111213142221223242
33132334244142434
10000
1111x x x x x x x x D x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x +=+++.及矩阵211213142
212232423132334241424341111x x x x x x x x x x x x x x A x x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫+ ⎪+ ⎪= ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭的秩. 5．设n 阶方阵A 的各行元素之和均为，当A 可逆，且
时，求
的各行元素之和.
二、解答题和证明题（以下6题，共60分）：
1．(10分)求解齐次线性方程组: 12341234
123412343 0253 044319022 0
x x x x x x x x x x x x x x x x --+=⎧⎪--+=⎪⎨-++=⎪⎪--+=⎩.
2．(10分)求矩阵X ，使满足AX =A +2X , 其中301110014A ⎛⎫ ⎪
= ⎪ ⎪⎝⎭
.
3．(10分)设线性空间3
R 中的六个向量如下:
1α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--221，2α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-031，3α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-601，4α=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-283，1β=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-210，2β=⎪⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛--652
(1)求出由1α,2α,3α,4α生成的子空间L(1α,2α,3α,4α)的维数，并选出一个基； (2)对1β和2β中属于L (1α,2α,3α,4α)者，给出其在(1)中所选的基下的坐标. 4．(15分)设A 的一个特征值为1, 其中A ＝
.
(1)求常数；(2)求可逆矩阵P ，使
AP 为对角阵；(3)设向量
=(5, 3, 3)，计算A (k 为正整数).
5．(10分)已知A 是n 阶可逆矩阵, 证明A T A 是n 阶正定矩阵. 6．(5分)设
是n m ⨯矩阵，B 是m n ⨯矩阵（n m ≤），其中I 是n 阶单位矩阵，若AB I =，证明B 的列向
量组线性无关.
（2005－2006上）线性代数B 卷参考解答： 一、计算题：
1．对实数
,
令：
得方程组
， 其系数行列式
,即t=5时，方程组有非零解，相应，
线性相关.
2．由初等变换求得101110123321A -⎛⎫ ⎪=- ⎪ ⎪--⎝⎭，则*1
011012321A A A -⎛⎫ ⎪==- ⎪ ⎪--⎝⎭
.
3．记
，，因此
所以2()()()A αβαβαβαβT T T T ==，而，则2
6A A =；同理
可求:20052004()()()()()()()A αβαβαβαβαβαβαβαβαβT T T T T T T T T =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅=＝2004
6A .
4. 第1列乘以i x -加到第1i +列(1,2,3,4)i =,
则12341
2
34
1
1000010000100
1
x x x x x D x x x ----=4
2
1234i=1
4
2i=11+010001+00100000100
1
i i x x x x x x ----==∑∑.
易知0D A =≠, 则矩阵211213142212232423132334241
424341111x x x x x x x x x x x x x x A x x x x x x x x x x x x x x ⎛⎫+ ⎪+ ⎪= ⎪+ ⎪ ⎪+⎝⎭的秩为4. 5．因
的各行元素之和为
，即
，(
),
或
，
即.
又因为A 可逆，得，
即
各行元素之和均为
.
二、解答题和证明题：
1．对系数矩阵
作初等行变换化：
因24()()R A R B ==<，故有无穷多解。
阵
的同解方程组为
,
令
代入上面方程组，得通解：11221
32424=-⎧⎪=⎪⎨=-⎪⎪=⎩x k k x k x k x k ,
即：12341211004011(,,,)(,,,)(,,,)X x x x x k k T T T ==+--.
2．由原方程可得(A -2I )X =A ，而210A I -=-≠，即2A I -可逆, 则X =(A -2I )-1A ，
记10
1211
0012B A I ⎛⎫
⎪
=-=- ⎪ ⎪⎝
⎭, 由初等变换求得()112112221111B A I ----⎛⎫
⎪=-=-- ⎪
⎪-⎝⎭,
最后得⎥⎥
⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-----=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-----==-322234225410011103111122
112
1A B X .
3．(1α,2α,3α,4α,1β,2β)103111012211000008--⎛⎫
⎪−−−−
→ ⎪ ⎪-⎝⎭
初等行变换
. （1） dim L (1α,2α,3α,4α)=2；特别的取1α,2α为其一个基即可.
（2）1β∈L (1α,2α,3α,4α)，且1β＝1α+2α；但2β∉L (1α,2α,3α,4α).
4．(1) 因为1是A 的特征值，所以|E-A |＝0,而|E-A |＝＝，则＝0.
(2) |λE-A |＝
=(
—2)2(
—1)，所以A 的特征值为：122λλ==，31λ=，
对122λλ==,解(2E —A )X ＝0得基础解系为＝(1, 0, 1), ＝(0, 1, 0)
对31λ=，解(E —A )X ＝0得基础解系为
＝(1, 1, 0)
欲AP ＝diag (2, 1, 2) ，取P ＝
即可，此时AP ＝。
(3) 为将向量
用线性无关的特征向量
, , 线性表示, 可用以下运算:
(
, , , )
＝
由于矩阵的初等行变换不改变列向量组的线性关系, 于是得.
所以
=
=
=
=(3×2+2, 2+2, 3×2).
5．因为(A T A )T =A T (A T )T =A T A 为对称矩阵, 其对应的二次型为X T (A T A )X =(AX )T (AX )=|AX |2≥0, 其中X =(x 1,x 2,…,x n )T ∈R n .又因为A 可逆, 因此齐次方程组AX =O 只有零解, 也即当且仅当X =O 才有 X T (A T A )X =(AX )T (AX )=|AX |2=0, 即二次型X T (A T A )X 正定, 也即矩阵A T A 正定. 6．设12(,,,)n B b b b =⋅⋅⋅其中
是B 的第i 个列向量，若
， 即
，
，或ABX IX X O ===，即
，所以
线性无关，即B 的列向量组线性无关。
另证：因为秩（B ）
，且秩（B ）秩（AB ）=秩（I ）=n
故秩（B ）=n ，所以B 的列向量组线性无关。