二次多项式与线性方程组经典习题
(完整版)二元二次方程解法练习题(四种方法)

(完整版)二元二次方程解法练习题(四种方法)引言二元二次方程是一个常见的数学问题,解决这类问题可以帮助我们进一步理解二次方程的性质和求解方法。
本文将介绍四种不同的方法来解决二元二次方程,并提供相应的练题,以帮助读者巩固所学的知识。
方法一:代入法代入法是一种简单直接的解法,通过将一个方程的解代入到另一个方程中,从而求得未知数的值。
以下是一个代入法的例子:例题:求解方程组\begin{align*}3x^2-4y^2&=5 \\x+y&=3\end{align*}解法:1. 将第二个方程中的 $x$ 替换为 $3-y$,得到新的方程 $3(3-y)^2-4y^2=5$。
2. 将该方程整理并解得 $y=1$。
3. 将 $y=1$ 代入第二个方程,解得 $x=2$。
因此,该方程组的解为 $x=2$,$y=1$。
练题:1. 求解方程组\begin{align*}2x^2-3y^2&=4 \\x+y&=2\end{align*}2. 求解方程组\begin{align*}4x^2-5y^2&=8 \\2x+y&=3\end{align*}方法二:消元法消元法是另一种常用的解法,通过将两个方程相加或相减,并适当选择系数,使得其中一个未知数的系数相同而相消,从而求解另一个未知数。
以下是一个消元法的例子:例题:求解方程组\begin{align*}2x^2-3y^2&=4 \\5x-2y&=1\end{align*}解法:1. 将第二个方程乘以 2,得到 $10x-4y=2$。
2. 将第一个方程乘以 5,得到 $10x^2-15y^2=20$。
3. 将第三步的方程与第二步的方程相减,得到$15y^2-4y=18$。
4. 解方程 $15y^2-4y=18$,得到 $y=2$。
5. 将 $y=2$ 代入第一个方程,解得 $x=1$。
因此,该方程组的解为 $x=1$,$y=2$。
多项式练习题带答案

多项式练习题带答案一、选择题1. 下列哪个表达式不是多项式?A. \( x^2 + 3x + 2 \)B. \( 5x - 3 \)C. \( \frac{x}{2} \)D. \( 2x^3 - 4x^2 + 7 \)答案:C2. 多项式 \( P(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d \) 中,如果 \( a = 1 \),\( b = -1 \),\( c = 0 \),\( d = 2 \),则 \( P(x) \) 可以表示为:A. \( x^3 - x^2 + 2 \)B. \( x^3 - x^2 - 2 \)C. \( x^3 + x^2 + 2 \)D. \( x^3 - x^2 + 2x \)答案:A3. 如果 \( f(x) = x^3 - 6x^2 + 11x - 6 \),那么 \( f(1) \) 的值是:A. 0B. 1C. 2D. 3答案:B二、填空题1. 多项式 \( 2x^3 - 5x^2 + 3x - 4 \) 的次数是 ______ 。
答案:32. 如果 \( g(x) = x^4 - 3x^3 + 5x^2 - 2x + 1 \),那么 \( g(0) \) 的值是 ______ 。
答案:13. 多项式 \( h(x) = 4x^2 - 7x + 2 \) 与 \( x - 3 \) 的乘积是\( 4x^3 - \) ______ 。
答案:7x^2 + 10x - 6三、解答题1. 给定多项式 \( f(x) = 3x^3 - 2x^2 + 5x - 1 \),求 \( f(-1) \) 的值。
解:将 \( x = -1 \) 代入 \( f(x) \) 中,得到\( f(-1) = 3(-1)^3 - 2(-1)^2 + 5(-1) - 1 = -3 - 2 - 5 - 1 = -11 \)。
2. 已知 \( p(x) = 2x^3 + ax^2 + bx + c \),其中 \( p(1) = 5 \),\( p(-1) = -1 \),求 \( a \),\( b \),\( c \) 的值。
(完整版)高等代数(北大版第三版)习题答案II

证 1)作变换 ,即
,
则
。
因为 是正定矩阵,所以 是负定二次型。
2) 为正定矩阵,故 对应的 阶矩阵也是正定矩阵,由1)知
或 ,
从而
,
令
,
则
。
由于 是正定的,因此它的 级顺序主子式 ,从而 的秩为 。
即证 。
3.设
。
其中 是 的一次齐次式,证明: 的正惯性指数 ,负惯性指数 。
证 设 ,
的正惯性指数为 ,秩为 ,则存在非退化线性替换
,
使得
。
下面证明 。采用反证法。设 ,考虑线性方程组
,
该方程组含 个方程,小于未知量的个数 ,故它必有非零解 ,于是
,
上式要成立,必有
, ,
这就是说,对于 这组非零数,有
, ,
这与线性替换 的系数矩阵非退化的条件矛盾。所以
。
同理可证负惯性指数 ,即证。
4.设
是一对称矩阵,且 ,证明:存在 使 ,其中 表示一个级数与 相同的矩阵。
证 只要令 ,则 ,
注意到
, ,
则有
。
即证。
5.设 是反对称矩阵,证明: 合同于矩阵
。
设 的秩为 ,作非退化线性替换 将原二次型化为标准型
,
其中 为1或-1。由已知,必存在两个向量 使
和 ,
故标准型中的系数 不可能全为1,也不可能全为-1。不妨设有 个1, 个-1,
且 ,即
,
这时 与 存在三种可能:
, ,
下面仅讨论 的情形,其他类似可证。
令 , , ,
则由 可求得非零向量 使
,
即证。
证 采用归纳法。当 时, 合同于 ,结论成立。下面设 为非零反对称矩阵。
线性代数第六章二次型试题及答案

第六章 二次型一、基本概念n 个变量的二次型是它们的二次齐次多项式函数,一般形式为f(x 1,x 2,…,x n )= a 11x 12+2a 12x 1x 2+2a 13x 1x 3+…+2a 1n x 1x n + a 22x 22+2a 23x 1x 3+…+2a 1n x 1x n + …+a nn x n 2=212nii iij i j i i ja x a x x =≠+∑∑.它可以用矩阵乘积的形式写出:构造对称矩阵A⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==∑∑==n nn n n n n n n i nj j i ij n x x x a a a a a a a a a x x x x x a x x x f 21212222111211211121),,(),,( 记[]Tx x x X ,,21=,则f(x 1,x 2,…,x n )= X TAX称对称阵A 为二次型f 的矩阵, 称对称阵A 的秩为二次型f 的秩.注意:一个二次型f 的矩阵A 必须是对称矩阵且满足AX X f T=,此时二次型的矩阵是唯一的,即二次型f 和它的矩阵A (A 为对称阵)是一一对应的,因此,也把二次型f 称为对称阵A 的二次型。
实二次型 如果二次型的系数都是实数,并且变量x 1,x 2,…,x n 的变化范围也限定为实数,则称为实二次型.大纲的要求限于实二次型.标准二次型 只含平方项的二次型,即形如2222211n n x d x d x d f +++=称为二次型的标准型。
规范二次型 形如221221q p p p x x x x ++--+ 的二次型,即平方项的系数只1,-1,0,称为二次型的规范型。
二、可逆线性变量替换和矩阵的合同关系对二次型f(x 1,x 2,…,x n )引进新的变量y 1,y 2,…,y n ,并且把x 1,x 2,…,x n 表示为它们的齐一次线性函数⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+++=+++=+++=nnn n n n nn nn y c y c y c x y c y c y c x y c y c y c x 22112222121212121111 代入f(x 1,x 2,…,x n )得到y 1,y 2,…,y n 的二次型g(y 1,y 2,…,y n ). 把上述过程称为对二次型f(x 1,x 2,…,x n )作了线性变量替换,如果其中的系数矩阵c 11 c 12 … c 1n C = c 21 c 22 … c 2n … … …c n1 c n2 … c nn 是可逆矩阵,则称为可逆线性变量替换.下面讲的都是可逆线性变量替换.变换式可用矩阵乘积写出:CY X =Y AC C Y CY A CY AX X f T T T T )()()(===记AC C B T =,则B B T=,从而BY Y f T=。
线性代数第 六章二次型试题及答案

特征值相同的实对称矩阵A和B一定相似,因为实对称矩阵 都能相 似对角化,特征值相同的实对称矩阵相似于同一个对角阵,根 据相似的传递性,A和B一定相似。
特征值相同的普通矩阵A和B可能相似,也可能不相似。 若A和B都能相似对角化,一定相似。 若一个能对角化,一个不能对角化,一定不相似。 若都不能对角化,可能相似,也可能相似。 例题:已知矩阵A和B,判断能否相似,
Abj=0, j=1,2,…,s b1,b2,…,bs均为Ax=0的解(r(A)+r(B)≤n) 若bj≠0且A为n阶方阵时,bj为对应特征值λj=0的特征向量 A的列向量组线性相关,B的行向量组线性相关。
AB=CA(b1, b2,…, br)=(C1, C2,…, Cr)
Abj=Cj,j=1,2,…,r bj为Ax=Cj的解. C1, C2,…, Cr可由A的列向量组α1, α2,…, αs线性表示.
因为(2,1,2)T是A的特征向量,所以,
,
二、化二次型为标准型
1.用配方法将下列二次型化为标准形,并判断正、负惯性指数的个数, 然后写出其规范形。
(1)Leabharlann 解:先集中含有x1的项,凑成一个完全平方,再集中含有x2的项,凑 成完全平方
=
设,, 标准型:,正惯性指数:,负惯性指数: 规范性:
(2) f(x1,x2,x3)= x12+2x22+2x1x2-2x1x3+2x2x3. 解:f(x1,x2,x3)= (x12+2x1x2-2x1x3)+2x22+2x2x3= 设 ,,标准型: 正惯性指数:,负惯性指数:,规范性: (3) f(x1,x2,x3)= -2x1x2+2x1x3+2x2x3. 解:像这种不含平方项的二次型,应先做线性变换: ,,, 设: , 标准型:,规范性: 2.设二次型f(x1,x2,x3)=X TAX=ax12+2x22-2x32+2bx1x3,(b>0),其中A的特征 值之和 为1, 特征值之积为-12.(1) 求a,b.(2) 用正交变换化f(x1,x2,x3)为标准型。 解:二次型的矩阵:,因为, (2)
线性方程组练习题及答案

线性方程组 练习题一、选择题.1.若齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=λ++=+λ+=++λ000321321321x x x x x x x x x 有非零解,则=λ( ).A.1或2B. -1或-2C.1或-2D.-1或2.2. 设A 是s n ⨯矩阵,则齐次线性方程组0Ax =有非零解的充分必要条件是( ).A.A 的行向量组线性无关B.A 的列向量组线性无关C.A 的行向量组线性相关D.A 的列向量组线性相关3.设12m α,α,,α均为n 维向量,则下列结论中正确的是( ).AA.若对任一组不全为零的数m k k k ,,,21 ,都有11220m m k k k +++≠ααα,则12m α,α,,α线性无关 .B.若12m α,α,,α线性相关,则对任意一组不全为零的数m k k k ,,,21 ,都有11220m m k k k +++=ααα . C.若11220m m k k k +++=ααα,则12m α,α,,α线性相关 .D.若向量组12m α,α,,α()3≥m 中任意两个向量都不成比例,则12m α,α,,α线性无关.4.向量[]11,1,1T α=-,[]22,,0T k α=,[]3,2,1Tk α=,k 为( )时,向量组1α,2α,3α线性相关.DA.3k ≠且2k ≠-B. 2k ≠-C.3k ≠D.3k =或2k =-5. 向量组s ααα 21,(2≥s )线性无关的充分必要条件是( ).(D ) A.s ααα 21,均不为零向量 B. s ααα 21,中任意两个不成比例 C.s ααα 21,中任意1-s 个向量线性无关D.s ααα 21,中任意一个向量均不能用其余1-s 个向量线性表示6.齐次线性方程组355⨯⨯1=A x 0解的情况是( ).A.无解B.仅有零解C.必有非零解D.可能有非零解,也可能没有非零解.7.设n 元齐次线性方程组的系数矩阵的秩()3R n =-A ,且123,,ξξξ为此方程组的三个线性无关的解,则此方程组的基础解系是( ). A. 12312,2,32+- -ξξξξξ B. 122331,,+-+ ξξξξξξ C.122132-2,-2,32+-+ ξξξξξξ D. 12231324,2+,++ - ξξξξξξ8.要使T 1(1,0,2)=ξ,T 2(0,1,1)=-ξ都是线性方程组=Ax 0的解,只要A 为( ).A. (211)-;B. 201011⎛⎫ ⎪⎝⎭;C. 102011-⎛⎫ ⎪-⎝⎭;D. 011422011-⎛⎫ ⎪-- ⎪ ⎪⎝⎭. 9.已知12,ββ是=Ax b 的两个不同的解,12,αα是相应的齐次方程组=Ax 0的基础解系,12,k k 为任意常数,则=Ax b 的通解是( ). A. 12()k k 12112-+++2ββααα B. 12()k k 12112++-+2ββαααC.12()k k 12112-+-+2ββαββD. 12()k k 12112++-+2ββαββ10.设n 阶矩阵A 的伴随矩阵*≠A 0 若1234,,,ξξξξ是非齐次线性方程组Ax =b 的互不相等的解,则对应的齐次线性方程组Ax =0的基础解系是( ). A.不存在 B.仅含一个非零解向量 C.含有两个线性无关的解向量; D.含有三个线性无关的解向量11.设有齐次线性方程组Ax =0和Bx =0,其中A ,B 均为m n ⨯矩阵,现有4个命题:① 若Ax =0的解均是Bx =0的解,则()()R R ≥A B ② 若()()R R ≥A B ,则Ax =0的解均是Bx =0的解 ③ 若Ax =0与Bx =0同解,则()()R R =A B ④ 若()()R R =A B ,则Ax =0与Bx =0同解 以上命题正确的是( ).A. ①,②B. ①,③C.②,④D.③,④12.设A 是m n ⨯矩阵,B 是n m ⨯矩阵,则线性方程组()=AB x 0( ). A.当n m >时仅有零解 B. 当n m >时必有非零解 C.当m n >时仅有零解 D.当m n >时必有非零解13.设A 是n 阶矩阵,α是n 维列向量. 若秩T0⎛⎫= ⎪⎝⎭αAα秩()A ,则线性方程组( ).A.=αAx 必有无穷多解B.=αAx 必有惟一解C.T0y ⎛⎫⎛⎫= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭αAαx 0仅有零解 D.T0y ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭αAαx0必有非零解14.已知34⨯矩阵A 的列向量组线性无关,则=)(T A r ( ). A.1 B.2 C.3 D.415.设321,,ααα为齐次线性方程组0=Ax 的一个基础解系,则下列可作为该方程组基础解系的是( ).A.2121,,αααα+B. 133221,,αααααα+++C.2121,,αααα-D. 133221,,αααααα---16.已知3×4矩阵A 的行向量组线性无关,则秩(A T )等于( ). A. 1 B. 2 C. 3 D. 417.设两个向量组α1,α2,…,αs 和β1,β2,…,βs 均线性相关,则( ). A.有不全为0的数λ1,λ2,…,λs 使λ1α1+λ2α2+…+λs αs =0和λ1β1+λ2β2+…λs βs =0B.有不全为0的数λ1,λ2,…,λs 使λ1(α1+β1)+λ2(α2+β2)+…+λs (αs+βs )=0C.有不全为0的数λ1,λ2,…,λs 使λ1(α1-β1)+λ2(α2-β2)+…+λs(αs -βs )=0D.有不全为0的数λ1,λ2,…,λs 和不全为0的数μ1,μ2,…,μs 使λ1α1+λ2α2+…+λs αs =0和μ1β1+μ2β2+…+μs βs =018..设矩阵A 的秩为r ,则A 中( ). A.所有r -1阶子式都不为0B.所有r -1阶子式全为0C.至少有一个r 阶子式不等于0D.所有r 阶子式都不为019.设Ax=b 是一非齐次线性方程组,η1,η2是其任意2个解,则下列结论错误的是( ).A.η1+η2是Ax=0的一个解B.12η1+12η2是Ax=b 的一个解 C.η1-η2是Ax=0的一个解 D.2η1-η2是Ax=b 的一个解20.设n 阶方阵A 不可逆,则必有( ).A.秩(A)<nB.秩(A)=n -1C.A=0D.方程组Ax=0只有零解21.设n 维向量12,αα线性相关,则必定( ).A. 12,αα中有一零向量B. 矩阵12=(,)A αα的秩r A =1C. 12,αα的对应元素成比例D.1α不可由2α线性表示22.设A 为m n ⨯阶矩阵,非齐次线性方程组AX=b 对应的导出组AX=0,如果m n <,则( ).A.AX=b 必有无穷解B.AX=b 必有惟一解C.AX=0必有非零解D.AX=0必有惟一解23.n 元线性方程组AX=0有非零解的充要条件为( ).A.()R A n =B. 0A ≠C.0A =D.以上都不对24.线性方程组AX B =有解的充要条件是( ).A.()r A >0B. ()()r A r A =C. ()()r A r AB ≠D.()r A n =25.n 元线性方程组AX=b 有解的充要条件为( ). A.()(,)R A R A b = B. ()(,)R A R A b n == C.()(,)R A R A b n =< D.()(,)R A R A b n =≤26.向量组T T )0,1,0(,)0,0,1(21==αα,下列向量中可以由21,αα线性表出的是( ).A .T )3,2,1(B .T )3,2,0(C .T )3,0,1(D .T )0,2,1(27.设向量组A 能由向量组B 线性表示,则( ).A .)()(A RB R ≤ B .)()(A R B R <C .)()(A R B R =D .)()(A R B R ≥28.设A 为n m ⨯矩阵,则有( ). A .若n m <,则b Ax =有无穷多解B .若n m <,则0=Ax 有非零解,且基础解系含有m n -个线性无关解向量C .若A 有n 阶子式不为零,则b Ax =有唯一解D .若A 有n 阶子式不为零,则0=Ax 仅有零解29.设1α、2α是对应非齐次方程组Ax =b 的解,β是对应齐次方程组的解,则b Ax =一定有一个解是( ).A.1α+2αB.1α-2αC.β+1α+2αD.121233+-ααβ30.21γγ,是n 元非齐次方程组b Ax =的两个不同的解,且1)(-=n A r ,则 0=Ax 的通解为( ).A. )(1R k k ∈γB. )(2R k k ∈γC. )()(21R k k ∈+γγD. )()(21R k k ∈-γγ二、填空题.1. 设向量α=(1, 2, 0, 4)T , β=(3,1,-1,7)T ,向量γ满足2α-γ=β, 则γ=____________.2.已知向量α=(1, 2, 4, 0)T , β=(-3,2,6,2)T ,向量γ满足3α+2γ=β, 则γ= .3.向量组α=(1, -2, 3)T , β=(2,-4,a)T 线性相关,则=a .4.向量组()12341,0,1,(2,1,0),(0,1,1),(1,1,1)TT T T αααα====则向量线性 .5.当______=t 时,向量组)2,1,3(),3,2,1(),,3,2(-t 线性相关.6.设向量组T T T a )1,1,2(,),2,1(,)3,1,1(321-==-=ααα线性相关,则=a .7.设向量组T )0,0,1(1=α,T )0,1,0(2=α,则向量组21,αα的秩是 .8.矩阵⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----100110111的秩等于__________.9.若R )(1234,,,4αααα=,则向量组123,,ααα是线性________.10.已知矩阵⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=a A 00011002011的秩)(A r =2,则=a ______.11.已知矩阵⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=a a A 10012002011的秩)(A r =2,则=a ______.12.若齐次线性方程组1212 3 060x x x x λ-=⎧⎨-+=⎩有非零解,则λ= .13.当_________时候,n 元线性方程组0=Ax 有非零解,这里A 是n 阶方阵.14.设21ξξ,是非齐次线性方程组b Ax =的解向量,则21ξξ-是方程组______的解向量.15.方程组⎩⎨⎧=-=-003221x x x x 的基础解系是 .16.设齐次线性方程组⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛000111111321x x x a a a 的基础解系含有2个解向量,则=a .17.设向量(2,-3,5)与向量(-4,6,a )线性相关,则a= .18.设A 是3×4矩阵,其秩为3,若η1,η2为非齐次线性方程组Ax=b 的2个不同的解,则它的通解为 .19. 设A 是m ×n 矩阵,A 的秩为r(<n),则齐次线性方程组Ax=0的一个基础解系中含有解的个数为 .20.设齐次线性方程组01443=⨯⨯X A ,其系数矩阵的秩)(A r =2,则方程组的基础解系包含______个线性无关的解向量.21.有三维列向两组1α=()100T,()2110αT=,()3111αT=,()123βT=,且有112233βχαχαχα++=,123χχχ=_____ ,=_____,=_____22.若n 个 n 维列向量线性无关,则由此n 个向量构成的矩阵必是______ 矩阵.23.若向量组)()()()(12341,1,3,2,4,5,1,1,0,2,2,6,αααα===-=则此向量组的秩是______,一个极大无关组是______.24.已知向量组()()()1231,2,1,1,2,0,,0,0,4,5,2t ααα=-==--的秩为2,则t =____.25.当方程的个数等于未知数的个数时,=Ax b 有惟一解的充分必要条件是 .26.线性方程组121232343414,,,x x a x x a x x a x x a +=⎧⎪+=⎪⎨+=⎪⎪+=⎩有解的充分必要条件是 .27.设n 阶方阵A 的各行元素之和均为零,且()1R n =-A ,则线性方程组=Ax 0的通解为 .28.设A 为n 阶方阵,||0=A ,且kj a 的代数余子式0kj A ≠(其中,1k n ≤≤;1,2,,j n =),则=Ax 0的通解 .29.设11222221231111211111,,11n nn n n n n x a a a x a a a x a a a x ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪=== ⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭A x b ,其中,(;,1,2,,)i j a a i j i j n ≠≠=,则非齐次线性方程组T =A x b 的解是=x .30.设方程123111111112a x a x a x ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪⎪ ⎪= ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭有无穷多个解,则a = .三、判断题.1.零向量一定可以表示成任意一组向量的线性组合. ( )2. 向量组m a a a ,,, 21中,如果1a 与m a 对应的分量成比例,则向量组s a a a ,,, 21线性相关.( ) 3.若=0时,,则向量组线性无关.( )4.若向量组与均线性无关,则,线性无关.( )5.方程个数小于未知量个数的线性方程组必有无穷解.( )6.同秩的两个向量组未必等价. ( )7.向量组中某向量能被其余向量表示,则去掉它不影响它的秩. ( )8.向量组中某向量不能被其余向量表示,则去掉它后向量组的秩必改变. ( )9.3个未知量,5个方程组成的方程组中,必有一个方程能被其余的方程线性表示. ( )10.不同秩的两个向量组必不等价. ( ) 11.向量组的向量各加一个分量,其秩不变. ( ) 12.方程组中自由未知量是唯一确定的.( ) 13.向量组12121,,,,,,s s a a a a a a -与等价,则向量组12,,,s a a a 线性相关.( ) 14.设12,ηη是齐次线性方程组AX=0的基础解系,则1212,3ηηηη--+也是AX=0的基础解.( )15.用列初等变换可以求解线性方程组,也可以用行初等变换求解线性方程组.( ).16.若A 为6阶方阵,齐次线性方程组AX =0的基础解系中解向量的个数为2,则R(A)=2.( )17.若n 维向量12,αα线性相关,则必定12,αα的对应元素成比例.( ) 18.设A 是m n ⨯矩阵,如果A 的m 个行向量线性无关,则()r m A =.( ) 19.设A 是m n ⨯矩阵,如果A 的m 个行向量线性无关,则()r m <A .( ) 20.设21,αα是齐次线性方程组0=AX 的解,那么12αα+也是该方程组0=AX 的解.( )21.设21,αα是非齐次线性方程组=AX b 的解,那么12αα+也是该方程组=AX b 的解.( )22.对于任意的矩阵A ,一定有T r r =()()A A .( )23.向量组123,,ααα中,任意两个向量均线性无关,则123,,ααα线性无关.( )24.设A 是m n ⨯矩阵,如果A 的n 个列向量线性无关,则()r A n =.( ) 25,设12,αα是n 维向量,且112212312,2,35βααβααβαα=-=+=+,则123,,βββ 必线性相关.( )26.设0Ax =是Ax b =的导出组,其中A 是m n ⨯矩阵,若()r A m =, 则Ax b =有解.( )请举例说明下面(27-30题)各命题是错误的.27.若向量组m a a a ,,,21 是线性相关的,则1a 可由,,2m a a 线性表示.28.若有不全为0的数m λλλ,,,21 使01111=+++++m m m m b b a a λλλλ成立,则m a a ,,1 线性相关, m b b ,,1 亦线性相关.29.若只有当m λλλ,,,21 全为0时,等式01111=+++++m m m m b b a a λλλλ才能成立,则m a a ,,1 线性无关, m b b ,,1 亦线性无关.30.若m a a ,,1 线性相关, m b b ,,1 亦线性相关,则有不全为0的数,m λλλ,,,21 使0,01111=++=++m m m m b b a a λλλλ 同时成立.四、解答题.1.求下列矩阵的秩,并求一个最高阶非零子式.(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---443112112013; (2)⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-------815073131213123; (3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---02301085235703273812.2.把下列矩阵化为行最简形矩阵.(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--340313021201; (2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----174034301320; (3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------12433023221453334311; (4) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------34732038234202173132.3.利用初等行变换求下列矩阵的列向量组的一个最大无关组.(1) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛4820322513454947513253947543173125; (2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---14011313021512012211.4.求下列向量组的秩,并求一个最大无关组.(1) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=41211a ,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=41010092a ,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=82423a ; (2))3,1,2,1(1=T a ,)6,5,1,4(2---=T a ,)7,4,3,1(3---=Ta .5.求解下列齐次线性方程组.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+++=-++=-++;0222,02,02432143214321x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=--+=-++;05105,0363,02432143214321x x x x x x x x x x x x(3) ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-+-=+-+=-++=+-+;0742,0634,0723,05324321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x (4)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++-=+-+=-+-=+-+.0327,01613114,02332,075434321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x6.求解下列非齐次线性方程组.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+=+-=-+;8311,10213,22421321321x x x x x x x x (2) ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+-=-+-=+-=++;694,13283,542,432z y x z y x z y x z y x(3) ⎪⎩⎪⎨⎧=--+=+-+=+-+;12,2224,12w z y x w z y x w z y x (4) ⎪⎩⎪⎨⎧-=+-+=-+-=+-+;2534,4323,12w z y x w z y x w z y x7.λ取何值时,非齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++2321321321,,1λλλλλx x x x x x x x x (1)有唯一解;(2)无解;(3)有无穷多个解?8.非齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=-+=+--=++-23213213212,2,22λλx x x x x x x x x ,当λ取何值时有解?并求出它的解.9.设⎪⎩⎪⎨⎧--=-+--=--+=-+-,1)5(42,24)5(2,122)2(321321321λλλλx x x x x x x x x问λ为何值时,此方程组有唯一解、无解或有无穷多解?并在有无穷多解 时求解.10.讨论b a ,取何值时,非齐次线性方程组123123123213322--=⎧⎪--=⎨⎪++=⎩x x x x x x x x ax b(1)有唯一解;(2)有无穷多解;(3)无解.11.求下列齐次线性方程组的基础解系.(1)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=-++=++-02683054202108432143214321x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=-++=+--03678024530232432143214321x x x x x x x x x x x x(3)02)1(121=++-+-n n x x x n nx .12.设⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=82593122A ,求一个24⨯矩阵B ,使0=AB ,且2)(=B R .13.求一个齐次线性方程组,使它的基础解系为:T T )0,1,2,3(,)3,2,1,0(11==ξξ.14.设四元非齐次线性方程组的系数矩阵的秩为3,已知321,,ηηη是它 的三个解向量.且⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=54321η,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+432132ηη,求该方程组的通解.15.求下列非齐次方程组的一个解及对应的齐次线性方程组的基础解系.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+++=+++=+;32235,122,54321432121x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧-=+++-=-++=-+-.6242,1635,11325432143214321x x x x x x x x x x x x五、证明题.1.设144433322211,,,a a b a a b a a b a a b +=+=+=+=,证明向量组4321,,,b b b b 线性相关.2.设r r a a a b a a b a b +++=+== 2121211,,,,且向量组r a a a ,,,21 线性无关,证明向量组r b b b ,,,21 线性无关.3.设*η是非齐次线性方程组b Ax=的一个解,r n -ξξ,,1 是对应的齐次线性方程组的一个基础解系,证明: (1)r n -*ξξη,,,1 线性无关;(2) r n -***++ξηξηη,,,1 线性无关.4. 设s ηη,,1 是非齐次线性方程组b Ax =的s 个解,s k k ,,1 为实数,满足121=+++s k k k .试证明s s k k k x ηηη+++= 2211也是它的解.5.设非齐次线性方程组b Ax =的系数矩阵的秩为r ,11,,+-r n ηη 是它的1+-r n 个线性无关的解(由题24知它确有1+-r n 个线性无关的解).试证它的任一解可表示为112211+-+-+++=r n r n k k k x ηηη (其中111=+++-r n k k ).第三章 线性方程组一、选择题.1.C2.D3.A4.D5.D6.C7.A8.A9.B 10.B 11.B 12.D 13.D 14.C 15.B. 16.C 17.D 18.C 19.A 20.A 21.C 22.C 23.B 24.B 25.A 26.D 27.D 28.D 29.D 30.D二、填空题.1. (-1,3,1,1)T2.(-3,-2,-3,1)T3. 64.相关5. 56.-47.28.39.无关 10.0 11.212.2 13. 0A = 14.0=Ax 15.⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛111 16.1 17.-1018.η1+c(η2-η1)(或η2+c(η2-η1)),c 为任意常数 19.n-r 20. 2 21.-1,-1,3 22.可逆 23.1,233;,ααα 24.3 25.||0≠A 26.43210a a a a -+-=.27.T 11(1,1,,1)1k k ⎛⎫⎪⎪== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭x ,k 为任意常数.28.()T12,,,k k kn c A A A =x ,其中c 为任意常数.29.T (1,0,0,,0)=x . 30.-2部分题详解:25.解 因为()()R R n ==A A b 是=Ax b 有惟一解的充要条件.故由()R n =A 可得||0≠A .26.解 对方程组的增广矩阵施行初等行变换()12341100011000111001a a a a ⎛⎫ ⎪⎪== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭B A b 12341231100011000110000a a a a a a a ⎛⎫⎪ ⎪→ ⎪ ⎪⎪-+-⎝⎭. 所以方程组有解的充要条件是()()R R =A B ,即43210a a a a -+-=.27.解 令111⎛⎫⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭x ,显然x 满足方程组,又因为()1R n =-A ,所以()1n R -=A ,即方程组的基础解系中有一个向量,通解为T 11(1,1,,1)1k k ⎛⎫ ⎪⎪== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭x ,k 为任意常数.28.解 因为0=A ,又0kj A ≠,所以()1R n =-A ,并且有11220, ;||0, i k i k in kn i k a A a A a A i k ≠⎧+++=⎨==⎩.A所以()T12,,,k k kn A A A 是方程组的解,又因为()1R n =-A ,可知方程组的通解为()T12,,,k k kn c A A A =x ,其中c 为任意常数.29.解 T (1,0,0,,0)=x . 30. -2三、判断题.1.√2. √3. √ 4.× 5.×6. ×7.×8. √9.√ 10.× 11.×12.√ 13.√ 14.√ 15.× 16.×17.√ 18.√ 19.× 20.√ 21.×22.√ 23.× 24.√ 25.√26.√请举例说明下面(27-30题)各命题是错误的.27.若向量组m a a a ,,,21 是线性相关的,则1a 可由,,2m a a 线性表示.28.若有不全为0的数m λλλ,,,21 使01111=+++++m m m m b b a a λλλλ成立,则m a a ,,1 线性相关, m b b ,,1 亦线性相关.29.若只有当m λλλ,,,21 全为0时,等式01111=+++++m m m m b b a a λλλλ才能成立,则m a a ,,1 线性无关, m b b ,,1 亦线性无关.30.若m a a ,,1 线性相关, m b b ,,1 亦线性相关,则有不全为0的数,m λλλ,,,21 使0,01111=++=++m m m m b b a a λλλλ同时成立. 解 (1) 设)0,,0,0,1(11==e a032====m a a a满足m a a a ,,,21 线性相关,但1a 不能由,,,2m a a 线性表示.(2) 有不全为零的数m λλλ,,,21 使 01111=+++++m m m m b b a a λλλλ 原式可化为0)()(111=++++m m m b a b a λλ取m m m b e a b e a b e a -==-==-==,,,222111其中m e e ,,1 为单位向量,则上式成立,而 m a a ,,1 ,m b b ,,1 均线性相关.(3) 由01111=+++++m m m m b b a a λλλλ (仅当01===m λλ )m m b a b a b a +++⇒,,,2211 线性无关取021====m a a a取m b b ,,1 为线性无关组满足以上条件,但不能说是m a a a ,,,21 线性无关的. (4) T a )0,1(1= T a )0,2(2= T b )3,0(1= T b )4,0(2=⎪⎭⎪⎬⎫-=⇒=+-=⇒=+21221121221143020λλλλλλλλb b a a 021==⇒λλ与题设矛盾.四、解答题.1.求下列矩阵的秩,并求一个最高阶非零子式.(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---443112112013; (2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-------815073131213123; (3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---02301085235703273812.解 (1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---443112112013r r 21~↔⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---443120131211⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------564056401211~12133r r r r 2000056401211~23秩为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----r r 二阶子式41113-=-.(2) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-------815073*********⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---------15273321059117014431~27122113r r r r r r200000591170144313~23秩为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----r r . 二阶子式71223-=-.(3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---02301085235703273812434241322~r r r r r r ---⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛------02301024205363071210 131223~r r r r ++⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-0230114000016000071210344314211614~r r r r r r r r -÷÷↔↔⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-00000100007121002301秩为3 三阶子式07023855023085570≠=-=-.2.把下列矩阵化为行最简形矩阵.(1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--340313021201; (2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----174034301320; (3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------12433023221453334311; (4) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------34732038234202173132.解: (1) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--3403130212011312)3()2(~r r r r -+-+⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---020********* )2()1(32~-÷-÷r r ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--01003100120123~r r -⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--300031001201 33~÷r ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--100031001201323~r r +⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-100001001201 3121)2(~r r r r +-+⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛100001000001(2) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----174034301320 1312)2()3(2~r r r r -+-+⨯⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---310031001320 21233~r r r r ++⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛000031001002021~÷r ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛000031005010 (3) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------12433023221453334311141312323~r r r r r r ---⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--------1010500663008840034311 )5()3()4(432~-÷-÷-÷r r r ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-----221002210022*******12423213~rr r r r r ---⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---00000000002210032011(4) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------34732038234202173132 242321232~r r r r r r ---⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----1187701298804202111110 141312782~r r r r r r --+⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--4100041000202011111034221)1(~r r r r r --⨯↔⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----0000041000111102020132~r r +⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--000004100030110202013. 利用初等行变换求下列矩阵的列向量组的一个最大无关组.(1) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛4820322513454947513253947543173125; (2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---14011313021512012211.解 (1) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛482032251345494751325394754317312514131233~r r r r r r --- ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛53105310321043173125 2334~r r r r --⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛00003100321043173125 所以第1、2、3列构成一个最大无关组.(2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---1401131302151201221114132~r r rr --⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛------222001512015120122114323~r r r r ↔+⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---00000222001512012211, 所以第1、2、3列构成一个最大无关组.4.求下列向量组的秩,并求一个最大无关组.(1) ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=41211a ,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=41010092a ,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=82423a ; (2))3,1,2,1(1=T a ,)6,5,1,4(2---=T a ,)7,4,3,1(3---=Ta .解 (1)3131,2a a a a ⇒=-线性相关.由⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛824241010094121321T T T a a a ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--000032198204121~ 秩为2,一组最大线性无关组为21,a a .(2) ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛------=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛743165143121321T T T a a a ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------10550189903121~⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---0000189903121~秩为2,最大线性无关组为T Ta a 21,.5.求解下列齐次线性方程组.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+++=-++=-++;0222,02,02432143214321x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=--+=-++;05105,0363,02432143214321x x x x x x x x x x x x (3) ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-+-=+-+=-++=+-+;0742,0634,0723,05324321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x (4)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=++-=+-+=-+-=+-+.0327,01613114,02332,075434321432143214321x x x x x x x x x x x x x x x x解 (1)对系数矩阵实施行变换:⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--212211121211⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---3410013100101~即得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-==4443424134334x x x x x x x x 故方程组的解为⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛1343344321k x x x x(2)对系数矩阵实施行变换:⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----5110531631121⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-000001001021~ 即得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===+-=4432242102x x x x x x x x故方程组的解为⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛10010*********k k x x x x(3)对系数矩阵实施行变换:⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----7421631472135132⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛1000010000100001~即得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====00004321x x x x 故方程组的解为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====00004321x x x x(4)对系数矩阵实施行变换:⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----3127161311423327543⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--000000001720171910171317301~即得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=-=4433432431172017191713173x x x x x x x x x x故方程组的解为⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛1017201713011719173214321k k x x x x6.求解下列非齐次线性方程组.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+=+-=-+;8311,10213,22421321321x x x x x x x x (2) ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+-=-+-=+-=++;694,13283,542,432z y x z y x z y x z y x(3) ⎪⎩⎪⎨⎧=--+=+-+=+-+;12,2224,12w z y x w z y x w z y x (4) ⎪⎩⎪⎨⎧-=+-+=-+-=+-+;2534,4323,12w z y x w z y x w z y x解 (1)对系数的增广矩阵施行行变换,有⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--60003411100833180311102132124~2)(=A R 而3)(=B R ,故方程组无解.(2)对系数的增广矩阵施行行变换:⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----69141328354214132⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--0000000021101201~ 即得⎪⎩⎪⎨⎧=+=--=zz z y z x 212亦即⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛021112k z y x(3)对系数的增广矩阵施行行变换:⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----111122122411112⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-000000100011112~ 即得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===++-=0212121w z z y y z y x 即⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛00021010210012121k k w z y x(4)对系数的增广矩阵施行行变换:⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----000007579751025341253414312311112~⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛----000007579751076717101~ 即得⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==--=++=w w z z w z y w z x 757975767171 即⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛00757610797101757121k k w z y x7.λ取何值时,非齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=++=++=++2321321321,,1λλλλλx x x x x x x x x (1)有唯一解;(2)无解;(3)有无穷多个解?解 (1)0111111≠λλλ,即2,1-≠λ时方程组有唯一解.(2))()(B R A R <⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21111111λλλλλB ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+----22)1)(1()2)(1(00)1(11011~λλλλλλλλλλ由0)1)(1(,0)2)(1(2≠+-=+-λλλλ得2-=λ时,方程组无解.(3) 3)()(<=B R A R ,由0)1)(1()2)(1(2=+-=+-λλλλ,得1=λ时,方程组有无穷多个解.8.非齐次线性方程组⎪⎩⎪⎨⎧=-+=+--=++-23213213212,2,22λλx x x x x x x x x 当λ取何值时有解?并求出它的解.解 ⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-----⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=)2)(1(000)1(321101212111212112~2λλλλλλB方程组有解,须0)2)(1(=+-λλ得2,1-==λλ当1=λ时,方程组解为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛001111321k x x x当2-=λ时,方程组解为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛022111321k x x x9.设⎪⎩⎪⎨⎧--=-+--=--+=-+-,1)5(42,24)5(2,122)2(321321321λλλλx x x x x x x x x问λ为何值时,此方程组有唯一解、无解或有无穷多解?并在有无穷多解 时求解.解 ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------154224521222λλλλ 初等行变换~⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---------2)4)(1(2)10)(1(00111012251λλλλλλλλ 当0≠A ,即02)10()1(2≠--λλ 1≠∴λ且10≠λ时,有唯一解. 当02)10)(1(=--λλ且02)4)(1(≠--λλ,即10=λ时,无解. 当02)10)(1(=--λλ且02)4)(1(=--λλ,即1=λ时,有无穷多解. 此时,增广矩阵为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-000000001221原方程组的解为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛00110201221321k k x x x (R k k ∈21,)10.讨论b a ,取何值时,非齐次线性方程组123123123213322--=⎧⎪--=⎨⎪++=⎩x x x x x x x x ax b(1)有唯一解;(2)有无穷多解;(3)无解.解⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+---⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+---⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=---120010501121~225010501121~122313112123131223b a b a b a A r r r r r r(1)当2,02-≠≠+a a 即时,3)()(==A r A r ,方程组解唯一; (2)当12,01,02=-==-=+b a b a ,即时,32)()(<==A r A r ,方程组解有无穷多解; (3)当12,01,02≠-=≠-=+b a b a ,即时,3)(2)(=<=A r A r ,方程组无解.11.求下列齐次线性方程组的基础解系.(1)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=-++=++-02683054202108432143214321x x x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧=-++=-++=+--03678024530232432143214321x x x x x x x x x x x x(3)02)1(121=++-+-n n x x x n nx .解 (1)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=000041431004012683154221081~初等行变换A所以原方程组等价于⎪⎩⎪⎨⎧+=-=4323141434x x x x x取3,143-==x x 得0,421=-=x x 取4,043==x x 得1,021==x x因此基础解系为⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=4010,310421ξξ(2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=000019719141019119201~367824531232初等行变换A所以原方程组等价于⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=+-=4324311971914191192x x x x x x取2,143==x x 得0,021==x x 取19,043==x x 得7,121==x x因此基础解系为⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=19071,210021ξξ(3)原方程组即为1212)1(------=n n x x n nx x取0,11321=====-n x x x x 得n x n -=取0,114312======-n x x x x x 得1)1(+-=--=n n x n取0,12211=====--n n x x x x 得2-=n x所以基础解系为⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+--=-21100010001),,,(121n n n ξξξ12.设⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=82593122A ,求一个24⨯矩阵B ,使0=AB ,且2)(=B R .解:由于2)(=B R ,所以可设⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=43211001x x x x B 则由⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=00001001825931224321x x x xAB 可得 ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛592280200802301003014321x x x x ,解此非齐次线性方程组可得唯一解 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛2125212114321x x x x ,故所求矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=2125212111001B .13.求一个齐次线性方程组,使它的基础解系为T T )0,1,2,3(,)3,2,1,0(11==ξξ.解:显然原方程组的通解为⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛01233210214321k k x x x x ,(R k k ∈21,)即⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+==14213212213223k x k k x k k x k x 消去21,k k 得⎩⎨⎧=+-=+-023032431421x x x x x x 此即所求的齐次线性方程组.14.设四元非齐次线性方程组的系数矩阵的秩为3,已知321,,ηηη是它 的三个解向量.且⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=54321η,⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+432132ηη,求该方程组的通解.解:由于矩阵的秩为3,134=-=-r n ,一维.故其对应的齐次线性方程组的基础解系含有一个向量,且由于321,,ηηη均为方程组的解,由 非齐次线性方程组解的结构性质得:齐次解齐次解齐次解=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-+-=+-6543)()()()()(22121321ηηηηηηη为其基础解系向量,故此方程组的通解:⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=54326543k x ,)(R k ∈15.求下列非齐次方程组的一个解及对应的齐次线性方程组的基础解系.(1) ⎪⎩⎪⎨⎧=+++=+++=+;32235,122,54321432121x x x x x x x x x x (2)⎪⎩⎪⎨⎧-=+++-=-++=-+-.6242,1635,11325432143214321x x x x x x x x x x x x解:(1)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=2100013011080101322351211250011~初等行变换B⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴0111,20138ξη(2) ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=00000221711012179016124211635113251~初等行变换B ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴2011,0719,002121ξξη五、证明题.1.设144433322211,,,a a b a a b a a b a a b +=+=+=+=,证明向量组4321,,,b b b b 线性相关.证明:设有4321,,,x x x x 使得044332211=+++b x b x b x b x 则0)()()()(144433322211=+++++++a a x a a x a a x a a x 0)()()()(443332221141=+++++++a x x a x x a x x a x x(1) 若4321,,,a a a a 线性相关,则存在不全为零的数4321,,,k k k k ,411x x k +=;212x x k +=;323x x k +=;434x x k +=;由4321,,,k k k k 不全为零,知4321,,,x x x x 不全为零,即4321,,,b b b b 线性相关.(2) 若4321,,,a a a a 线性无关,则⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+=+=+000043322141x x x x x x x x 011000110001110014321=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⇒x x x x 由01100011000111001=知此齐次方程存在非零解,则4321,,,b b b b 线性相关. 综合得证. 2.设r r a a a b a a b a b +++=+== 2121211,,,,且向量组r a a a ,,,21 线性无关,证明向量组r b b b ,,,21 线性无关.证明: 设02211=+++r r b k b k b k 则++++++++++p r p r r a k k a k k a k k )()()(2211 0=+r r a k因向量组r a a a ,,,21 线性无关,故⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==++=+++000221rr r k k k k k k ⇔⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0001001101121 r k k k 因为0110011011≠= 故方程组只有零解,则021====r k k k 所以r b b b ,,,21 线性无关.3.设*η是非齐次线性方程组b Ax=的一个解,r n -ξξ,,1 是对应的齐次线性方程组的一个基础解系,证明: (1)r n -*ξξη,,,1 线性无关;(2) r n -***++ξηξηη,,,1 线性无关.证明: (1)反证法,假设r n -*ξξη,,,1 线性相关,则存在着不全为0的数r n C C C -,,,10 使得下式成立:0110=+++--*r n r n C C C ξξη (1)其中,00≠C 否则,r n -ξξ,,1 线性相关,而与基础解系不是线性相关的产生矛盾。
考研数学二(线性方程组)模拟试卷17(题后含答案及解析)

考研数学二(线性方程组)模拟试卷17(题后含答案及解析)题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1.设A是m×n矩阵,r(A)=r.则方程组AX=βA.在r=m时有解.B.在m=n时有唯一解.C.在r<n时有无穷多解.D.在r=n时有唯一解.正确答案:A解析:此题的考点是解的情况的判别法则以及矩阵的秩的性质.在判别法则中虽然没有出现方程个数m,但是m是r(A)和r(A|β)的上限.因此,当r(A)=m 时,必有r(A|β)=r(A),从而方程组有解,A正确.C和D的条件下不能确定方程组有解.B的条件下对解的情况不能作任何判断.知识模块:线性方程组2.A=,r(A)=2,则( )是A*X=0的基础解系.A.(1,-1,0)T,(0,0,1)T.B.(1,-1,0)T.C.(1,-1,0)T,(2,-2,a)T.D.(2,-2,a)T,(3,-3,b)T.正确答案:A解析:由A是3阶矩阵,因此未知数个数n为3.r(A)=2,则r(A*)=1.A*X=0的基础解系应该包含n-1=2个解,A满足.(1,-1,0)T,(0,0,1)T显然线性无关,只要再说明它们都是A*X=0的解.A*A=|A|E=0,于是A的3个列向量(1,-1,0)T,(2,-2,a)T,(3,-3,b)T都是A*X=0的解.由于r(A)=2,a和b不会都是0,不妨设a≠0,则(0,0,a)T=(2,-2,a)T=2(1,-1,0)T也是A*X=0的解.于是(0,0,1)T=(0,0,a)T/a也是解.知识模块:线性方程组3.设ξ1,ξ2是非齐次方程组AX=β的两个不同的解,η1,η2为它的导出组AX=0的一个基础解系,则它的通解为( )A.k1η1+k2η2+(ξ1-ξ2)/2.B.k1η1+k2(η1-η2)+(ξ1+ξ2)/2.C.k1η1+k2(ξ1-ξ2)+(ξ1-ξ2)/2.D.k1η1+k2(ξ1-ξ2)+(ξ1+ξ2)/2.正确答案:B解析:用排除法.先看特解.(ξ1-ξ2)/2是AX=0的解,不是AX=β的解,从而A,C都不对.(ξ1+ξ2)/2是AX=β的解.在看导出组的基础解系.在B中,η1,η1-η2是AX=0的两个解,并且由η1,η2线性无关容易得出它们也无关,从而可作出AX=0的基础解系,B正确.在D中,虽然η1,ξ1-ξ2都是AX=0的解,但不知道它们是否无关,因此D作为一般性结论是不对的.知识模块:线性方程组4.设线性方程组AX=β有3个不同的解γ1,γ2,γ3,r(A)=n-2,n是未知数个数,则( )正确.A.对任何数c1,c2,c3,c1γ1+c2γ2+c3γ3都是AX=β的解;B.2γ1-3γ2+γ3是导出组AX=0的解;C.γ1,γ2,γ3线性相关;D.γ1-γ2,γ2-γ3是AX=0的基础解系.正确答案:B解析:Aγi=β,因此A(2γ1-3γ2+γ3)=2β-3β+β=0,即2γ1-3γ2+γ3是AX=0的解,B正确.c1γ1+c2γ2+c3γ3都是AX=β的解c1+c2+c3=1,A缺少此条件.当r(A)=n-2时,AX=0的基础解系包含两个解,此时AX=β存在3个线性无关的解,因此不能断定γ1,γ2,γ3线性相关.C不成立.γ1-γ2,γ2-γ3都是AX=0的解,但从条件得不出它们线性无关,因此D不成立.知识模块:线性方程组5.设A是m×n矩阵,则下列命题正确的是A.如m<n,则AX=b有无穷多解.B.如Ax=0只有零解,则Ax=b有唯一解.C.如A有n阶子式不为零,则Ax=0只有零解.D.Ax=b有唯一解的充要条件是r(A)=n.正确答案:B解析:如m<n,齐次方程组Ax=0有无穷多解,而线性方程组可以无解,两者不要混淆,请举简单反例.如Ax=0只有零解,则r(A)=n,但由r(A)=n推断不出r(a|b)=n,因此Ax=b可以无解.例如前者只有零解,而后者无解.故B 不正确.关于D,Ax=b有唯一解r(A)=r(A|b)=n.由于r(A)=n r(A|b)=n,例子同上.可见D只是必要条件,并不充分.C为何正确?除用排除法外,你如何证明.知识模块:线性方程组6.设A是5×4矩阵,A=(η1,η2,η3,η4),若η1=(1,1,-2,1)T,η2=(0,1,0,1)T是AX=0的基础解系,则A的列向量组的极大线性无关组可以是A.α1,α3.B.α2,α4.C.α2,α3.D.α1,α2,α4.正确答案:C解析:由Aη1=0,知α1+α2-2α3+α4=0.①由Aη2=0,知α2+α4=0.②因为n-r(A)=2,故必有r(A)=2.所以可排除D.由②知,α2,α4线性相关.故应排除B.把②代入①得α1-2α3=0,即α1,α3线性相关,排除A.如果α2,α3线性相关,则r(α1,α2,α3,α4)=r(-2α3,α2,α3,-α2)=r(α2,α3)=1与r(A)=2相矛盾.所以选C.知识模块:线性方程组填空题7.已知方程组总有解,则λ应满足_________.正确答案:λ≠1且λ≠解析:对任意b1,b2,b3,方程组有解铮r(A)=3 |A|≠0.而由可知λ≠1且λ≠知识模块:线性方程组8.四元方程组Ax=b的三个解是α1,α2,α3,其中α1=(1,1,1,1)T,α2+α3=(2,3,4,5)T,如r(A)=3,则方程组Ax=b的通解是_________.正确答案:(1,1,1,1)T+k(0,1,2,3)T解析:由(α2+α3)-2α1=(α2-α1)+(α3-α1)=(2,3,4,5)T-2(1,1,1,1)T=(0,1,2,3)T,知(0,1,2,3)T是Ax=0的解.又秩r(A)=3,n-r(A)=1,所以Ax=b的通解是(1,1,1,1)T+k(0,1,2,3)T.知识模块:线性方程组9.设A=,A*是A的伴随矩阵,则A*x=0的通解是_________.正确答案:k1(1,4,7)T+k2(2,5,8)T解析:因为秩r(A)=2,所以行列式|A|=0,并且r(A*)=1.那么A*A=|A|E=0,所以A的列向量是A*x=0的解.又因r(A*)=1,故A*x=0的通解是k1(1,4,7)T+k2(2,5,8)T.知识模块:线性方程组10.已知方程组的通解是(1,2,-1,0)T+k(-1,2,-1,1)T,则a=________.正确答案:3解析:因(1,2,-1,0)T是Ax=b的解,则将其代入第2个方程可求出b=1.因(-1,2,-1,1)T是Ax=0的解,则将其代入第1个方程可求出a=3.知识模块:线性方程组解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
线性代数习题

线性代数习题景德镇陶瓷学院信息工程学院第一章 行列式习题1、若排列x 1 x 2……x n-1 x n 的逆序数为I ,问排列x n x n-1……x 2 x 1的逆序数是多少?2、选择i 与k ,使(1)1274i56k9成偶排列 (2) 1i25k4897成奇排列3、计算排列2K ,1,2K-1,2,2K-2,3……K+1,K 的逆序数,并讨论它的奇偶性。
4、在六阶行列式中,项:a 23a 31a 42a 56a 14a 65,a 32a 43a 14a 51a 66a 25各应带什么符号5、根据行列式定义,计算:()x x x x x x f 111123111212-=中X 4与X 3的系数。
6、计算行列式D=2222222222222222)3()2()1()3()2()1()3()2()1()3()2()1(++++++++++++d d d d c c c c b b b b a a a a7、计算行列式D=nx x x nx x x nx x x n n n +++++++++ 212121222111注:n 阶行列式计算的常用方法有:(1)按定义展开:直接用定义展开计算;(2)三角化:即利用行列式的基本性质,使行列式主对角线一侧的元素都变为零(如第9题);(3)拆子列:利用行列式的性质50,将行列式化为两个较简单的行列式来计算。
(如第7、8、10题);(4)递推法:设法找出n 阶行列式D n 与低阶行列式的关系(往往要用归纳法验证),再递推求出D n 的值。
(如第8题);(5)降阶法:利用行列式按行(列)展开定理,将行列式降阶后求解; (6)应用范德蒙行列式:将行列式变形,化成范德蒙行列式。
具体计算n 阶行列式时应根据行列式特点单独或综合运用上述方法。
8、证明:6 D n =βαβααββααββα++++10000010001000 =βαβα--++11n n9、计算nD (333)...............3 (33)33...3233 (331)=10、计算行列式yy x x -+-+111111111111111111、求一个二次多项式f(x),使f(1)=0,f(2)=3,f(-3)=28。
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二次多项式与线性方程组经典习题
本文档将介绍一些关于二次多项式与线性方程组的经典题,帮助读者加深理解和掌握相关概念和解题技巧。
题一:二次多项式的因式分解
问题描述
已知二次多项式 $f(x) = ax^2 + bx + c$ 的三个根为 $x_1, x_2, x_3$,其中 $x_1 + x_2 + x_3 = 0$,求二次多项式 $f(x)$ 的因式分解式。
解答步骤
根据韦达定理可知,二次多项式 $f(x)$ 的因式分解式可以表示为:$f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)(x - x_3)$。
根据已知条件 $x_1 + x_2 + x_3 = 0$,我们可以设 $x_3 = -(x_1 + x_2)$。
代入因式分解式并展开,可得:$f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)(x + x_1 + x_2)$。
因此,二次多项式 $f(x)$ 的因式分解式为 $f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)(x + x_1 + x_2)$。
题二:线性方程组的解
问题描述
已知线性方程组如下:
$$
\begin{align*}
2x + 3y &= 5 \\
4x + 5y &= 11 \\
\end{align*}
$$
求该线性方程组的解。
解答步骤
我们可以使用消元法或矩阵法来求解该线性方程组。
消元法
通过将第一行乘以2,并减去第二行的2倍,可以得到一个新的方程组:
$$
\begin{align*}
2x + 3y &= 5 \\
-1y &= -1 \\
\end{align*}
$$
解第二个方程得到 $y = 1$,然后将其代入第一个方程,解得$x = 2$。
因此,该线性方程组的解为 $x = 2$,$y = 1$。
矩阵法
将该线性方程组表示为矩阵形式 $AX = B$,其中:
$$
A = \begin{bmatrix} 2 & 3 \\ 4 & 5 \end{bmatrix},
X = \begin{bmatrix} x \\ y \end{bmatrix},
B = \begin{bmatrix} 5 \\ 11 \end{bmatrix}
$$
通过计算矩阵 $A$ 的逆矩阵,我们可以得到解向量 $X$:
$$
X = A^{-1}B
$$
求解可得 $X = \begin{bmatrix} 2 \\ 1 \end{bmatrix}$。
因此,该线性方程组的解为 $x = 2$,$y = 1$。
以上就是关于二次多项式与线性方程组的经典习题的详细解答。
希望通过这些习题的练习,读者可以加深对相关概念和解题技巧的
理解与掌握。