2014-2015(1)期末考试试卷(A)(线性代数)
2014-2015线性代数A
内蒙古大学 2014-2015 学年第 1 学期线性代数 期末考试（A 卷）姓名 学号 专业 年级重修标记 □ （闭卷 120分钟）一、填空题（本题满分 30 分，每小题 3 分）1．n 阶行列式0100002000100n n =- 。
2. 设123234A ⎛⎫= ⎪⎝⎭，使得PA 为行最简的可逆矩阵P = 。
3. A 是3阶方阵，12||A =，则1|(2)7|A A -*-= 。
4. 1400021053-⎛⎫ ⎪= ⎪⎪⎝⎭________________________。
5．二次型21213233246+2f x x x x x x x =-++的矩阵A = 。
6．设向量(1,2,3,4)(0,,2,1)T Tx αβ=-=-和正交，那么x =____________。
7. 设3阶矩阵A 的特征值为1,2，-1，则行列式2|2|A A E -+=_____________。
8. 5元齐次线性方程组123450x x x x x ++++=,则它的基础解系包含______个向量。
9．n 元非齐次线性代数方程组Ax b =有无穷解的充分必要条件是 。
10. n 阶方阵A 可对角化的充分必要条件是 。
二、计算下列各题（本题满分20分，每小题10 分）(1) 设3112513421111233D---=---，求D的代数余子式的和11213141A A A A+++(2) 求非齐次线性方程组12341234123421363251054x x x xx x x xx x x x++-=⎧⎪+--=⎨⎪++-=⎩的通解，并求所对应的齐次线性方程组的基础解系。
三、计算题（本题满分20分，每小题 10 分）(1) 求解矩阵方程AX B =,其中21311122,2013225A B --⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=-= ⎪ ⎪⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭。
(2) 求向量组1234(2,1,4,3),(1,1,6,6),(1,1,2,7),(2,4,4,9)T T T Tαααα==--=-=的秩和一个最大无关组，并把不属于最大无关组的列向量用最大无关组线性表示。
14-15-1线代试题答案
2014-2015-1线性代数参考答案及评分标准一（每小题3分，共15分）1、32 2 、3 3 、1 4、2 5、0二（每小题3分，共15分）1 B2 B3 C4 A5 D三（5分）0321103221036666=D ……………………………………………………（2分） 40000400121011116---=…………………………………………… （2分）96-=……………………………………………………………（1分）四（10分）1-=A ，A 可逆…………………………………………………（1分） 121)(---=-=A A E A A B ……………………………………………………（4分）()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---→100100110010211001,E A⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-1001102111A ……………………………………………………………（4分） ⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=000000120B …………………………………………………………………（1分） 五（15分）()211111211112-=-----λλλλλλλ………………………………………………（5分） 0≠λ且2≠λ时，有唯一解…………………………………………………（2分）2=λ时()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----=100051103111111111133111,b A3),(2)(=<=b A R A R ，方程组无解…………………………………………（3分）0=λ时，()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛→⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=000000001111111111111111,b A3),(1)(<==b A R A R 方程组有无穷多解，1321+--=x x x 取2312,c x c x ==得方程组通解为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=00110101121321c c x x x x ………………………（5分）六（12分）()⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-→⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=0000010000712100230102301085235703273812,,,,54321a a a a a ⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-→00000100000121002301……………………………………（4分） 向量组秩为3，……………………………………………………………（2分） 一个最大无关组为：521,,a a a ……………………………………………（2分） 21323a a a +=………………………………………………………………（2分） 2152a a a -=…………………………………………………………………（2分） 七（10分）证明：设存在数1k ，2k ，3k ，使0332211=++βββk k k ………………（2分） 将1β，2β，3β带入并整理得0)32()()2(33212321131=+-+-+-++αααk k k k k k k k …………………（2分）由1α，2α，3α线性无关知⎪⎩⎪⎨⎧=+-=-+-=+03200232132131k k k k k k k k ， 因0312111201=---，故齐次线性方程组有非零解，…………………（4分）从而存在1k ，2k ，3k 不全为零，使0332211=++βββk k k ，从而1β，2β，3β是线性相关的。
武汉理工大学 2014-2015第一学期现代试卷A答案
向量组1,2 ,3 线性相关，知 R(2 ,3,1) R(1,2,3) 3 -----------1 分 向量组2 ,3,4 线性无关，知 R(2 ,3,4 )=3.
由整体无关则部分无关，知2 ,3 也线性无关。---------------------2 分
而 R(2 ,3,1) R(2 ,3) 2 ，综上知
--------------6 分
A卷3
A卷4
1 1
1 2 1, 3 2 为特征值
1 1
当 1 1解方程组 (A E)x 0 ，得正交的的特征向量为 p1 1 , p2 1
0
2
1
当
3
2
解方程组 ( A
2E)x
0
得
p3
1
为对应特征向量
1
故所求正交矩阵 P 为
1
1
1
2
P(
p1
,
p2
,
p3
) 1
p1 p2 p3 2
…
…
31
11
… …
4 31 23 若 1,4 是最大无关组，则3 2 1 2 4 ，2 2 1 2 4
…
4. k=-2.
装
订
线
… … … …
A卷1
四、（本题 15 分）
（1）a=-8,b≠1,无解；--------------6 分
（2）a≠-8,唯一解；--------------8 分
,3
线性表示。-----------------6
分
第二部分还可以用反证法：假设即4 能由1,2 ,3 线性表示，由于1 能由2 ,3 线性表示，
且表示法唯一，故4 能由2 ,3 线性表示，------------5 分
2014线性代数与解析几何期末试卷(A)含参考答案
装 订 线 内 不 要 答 题自觉遵 守 考 试 规 则，诚 信 考 试，绝 不作 弊)(A 2)(2121211ββααα-+++k k )(B 2)(2121211ββααα++-+k k )(C 2)(2121211ββββα-+++k k )(D 2)(2121211ββββα++-+k k4．设矩阵21407003A a -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭与10002000b ⎛⎫⎪Λ= ⎪ ⎪⎝⎭相似，则a ，b 满足 （ C ）)(A 1,3a b =-= )(B 1,3a b ==- )(C 1,3a b == )(D 1,3a b =-=- 5．若二次型2221231231223(,,)22f x x x x x x x x tx x =++++正定，则t 的取值范围是（ C ） （A）0t << （B ）22t -<< （C）t << （D）22t -<<三、(本题10分)设2XA X B =+，其中311010003A ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，101321B -⎛⎫= ⎪-⎝⎭，求X .解 由2XA X B =+得1(2)X B A I -=-110100(2)010*********A I I ⎛⎫ ⎪-=- ⎪ ⎪⎝⎭100110010010001001⎛⎫⎪→- ⎪ ⎪⎝⎭1110101111(2)010*********X B A I -⎛⎫---⎛⎫⎛⎫⎪=-=-= ⎪ ⎪ ⎪--⎝⎭⎝⎭⎪⎝⎭四、(本题10分) 求向量组()11,1,1,1T α=--，()20,1,0,1Tα=-，()33,2,1,4T α=--，()44,5,2,7Tα=--的秩和它的一个极大线性无关组，并用该极大线性无关组表示其余向量. 解103410341034101112501110111010210120022001100111147011300220000⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪-- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪→→→⎪ ⎪ ⎪⎪--- ⎪ ⎪ ⎪⎪---------⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭初等行变换初等行变换初等行变换所以1234(,,,r αααα)=3，向量组123,,ααα是一个极大线性无关组，41232αααα=++五、(本题10分)求通过点(2,0,1)P -且又通过直线12213x y z +-==-的平面方程. 解 已知直线过点(1,0,2)M -，方向向量{2,1,3}s =-， 所求平面的法向量{3,15,3}n MP s ⨯=---，取{1,5,1}n = 所求平面方程为(1)5(0)(2)0x y z ++-+-=，即510x y z ++-=六、(本题12分) λ取何值时，线性方程组123123123322x x x x x x x x x λλλλ++=-⎧⎪++=-⎨⎪++=-⎩有唯一解，无解或有无穷多解？当方程组有无穷多解时求其通解.解 2112112112011011301133A λλλλλλλλλλ--⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=-→-- ⎪⎪⎪ ⎪----⎝⎭⎝⎭初等行变换112011000(1)(2)3(1)λλλλλλ-⎛⎫⎪→-- ⎪ ⎪--+-⎝⎭初等行变换 (1) 当2λ≠-且1λ≠时, 原方程组有唯一解. (2) 当2λ=-时，原方程组无解.(3) 当1λ=时, 原方程组有无穷多解， 111200000000A -⎛⎫⎪→ ⎪ ⎪⎝⎭通解为12(2,0,0)(1,1,0)(1,0,1)TTTx k k =-+-+-，12,k k 为任意常数.七、(本题12分)求一个正交变换x Qy =，将二次型22212312323(,,)2334f x x x x x x x x =+++化成标准形，并指出123(,,)4f x x x =表示的曲面名称. 解 二次型的矩阵 200032023A ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭，232(2)(1)(5)0023I A λλλλλλλ--=--=---=--得特征值为11λ=，232,5λλ== 对11λ=，由1()0I A x λ-=得()10,1,1Tξ=-，单位化得)10,1,1Te =- 对22λ=，由2()0I A x λ-=得()21,0,0Tξ=，单位化得()21,0,0Te =， 对35λ=，由3()0I A x λ-=得()30,1,1Tξ=，单位化得)30,1,1Te =取01000Q ⎛⎫ ⎪=，由x Qy =得222123123(,,)25f x x x y y y =++ 曲面123(,,)4f x x x =表示椭球面.八、（本题6分）设n 阶实对称矩阵A 的特征值为12,,,n λλλ，α是A 的对应于特征值1λ的单位特征向量，矩阵1TB A λαα=-，证明：B 的特征值为20,,,n λλ. 证明 因为A 为n 阶实对称矩阵，且有特征值12,,,n λλλ所以存在正交矩阵12(,,,)n P p p p =，使得12(,,,)T n P AP diag λλλ=因为α是A 对应于特征值1λ的单位特征向量，取1p α=，且(,)0,2,3,,i p i n α==1110TB A ααλαααλαλα=-=-=，所以0是B 的特征值 10,2,3,,T i i i i i i i Bp Ap p p p i n λααλλ=-=-==，所以,2,3,,i i n λ=也是B 的特征值综上，B 的特征值为20,,,n λλ.。
2014线代期末
一、单项选择（请将正确选项填写在后面的括号中，每小题 3 分，共 15 分）
1．
设矩阵 A
1 0 3 0
0 2 0 4
2 0 4 0
1003 ，则行列式 2 A 的值为
（A） 320
（B） 320
（C） 40
（D） 40
【
】
（A） 必可由 , , 线性表示 （B） 必可由 , , 线性表示
（C） 必可由 , , 线性表示 （D） 必不可由 , , 线性表示
4．
设矩阵 A
1 x
3
1 4
3
1 y
5
有
3
个线性无关的特征向量，
2
是二重特征值，
则 x 和 y 依次为
【
】
（A） 2, 2 （B） 2, 2 （C） 3, 1 （D） 1, 3
四、（12 分） 取何值时，线性方程组
(22x1()5x12) xx22
2x3 4x3
1 2
2x1 4x2 (5 )x3 1
有唯一解、无解、无穷多解？并在有无穷多解时，求其结构解.
五、（12 分）设有直线 L
:
3xxyy3z
与点
1
M
(1,0,1)
.
（1）求 L 的对称式方程； （2）求点 M 到直线 L 的距离.
【
】
2．
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1896
a d g
b e h
c f i
0 0 1
0 1 0
1 0 0
2015
=
【
】
（A）
线性代数a期末考试题及答案
线性代数a期末考试题及答案一、选择题（每题5分，共20分）1. 以下哪个矩阵是可逆的？A. 零矩阵B. 单位矩阵C. 对角矩阵D. 奇异矩阵答案：B2. 矩阵的秩是指：A. 矩阵的行数B. 矩阵的列数C. 矩阵中非零行的最大数目D. 矩阵中非零列的最大数目答案：C3. 如果一个矩阵A的行列式为0，则：A. A是可逆的B. A是不可逆的C. A是正定的D. A是负定的答案：B4. 以下哪个选项不是线性方程组解的性质？A. 唯一性B. 存在性C. 零解D. 非零解答案：D二、填空题（每题5分，共20分）1. 矩阵的________是矩阵中所有元素的和。
答案：迹2. 如果一个向量组线性无关，则该向量组的________等于向量的个数。
答案：秩3. 对于一个n阶方阵A，如果存在一个非零向量x使得Ax=0，则称x为矩阵A的________。
答案：零空间4. 一个矩阵的________是指矩阵中所有行向量或列向量的最大线性无关组的个数。
答案：秩三、解答题（每题10分，共60分）1. 已知矩阵A=\[\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}\]，求A的行列式。
答案：\[ \text{det}(A) = 1*4 - 2*3 = 4 - 6 = -2 \]2. 设A=\[\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}\]，B=\[\begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 1 & 3 \end{pmatrix}\]，求AB。
答案：\[ AB = \begin{pmatrix} 1*2 + 2*1 & 1*0 + 2*3 \\ 3*2 +4*1 & 3*0 + 4*3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 & 6 \\ 10 & 12 \end{pmatrix} \]3. 已知矩阵A=\[\begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}\]，求A的特征值。
2014级线性代数试卷及答案
e2
1
1
0
1 2
1 1
,
e3
2
1 6
1 1
2 0 2
(3)取 P (e1 e2 e3 )
1
6
2 2
3 3
1 ，正交变换 x Py ， 1
第 6页（A 卷，共 7页）
第 1页（A 卷，共 7页）
6. 已知 n 阶方阵 A 满足 A2 A 2E O ,则【 】.
A. A E 与 A 2E 均可逆
B. A 与 E A 均可逆
C. A 可逆， E A 不可逆
D. A 不可逆， E A 可逆
7. 下列说法错误的是【 】. A. 实对称矩阵的特征值均为实数 B. 实反对称矩阵的特征值为零或虚数 C. 实正交矩阵的特征值的模为 1 D. 若 A 与 B 相似，则 A 与 B 合同
0 1
1 0
0 1
0 0
1 0
0 1
0 1
1 0
01
1 0 2
A
(B
2E )1
0
1
0
.
1 0 1
第 4页（A 卷，共 7页）
6. AT A* AT A A* A AT A | A | E
| A |2 ( | A |)3 | A | 0 or | A | 1 .
10．曲线 ez y2 关于 Oz 轴旋转而成的旋转曲面方程为【 】.
二、计算题与证明题（共 8 小题，每小题 5 分，共 40 分）
线性代数期末考试试题及答案
线性代数期末考试试题及答案一、选择题（每题5分，共30分）1. 若矩阵A的秩为r(A)，则下列结论正确的是（）A. r(A) ≤ n，其中n是矩阵A的列数B. r(A) ≤ m，其中m是矩阵A的行数C. r(A) ≤ min(m, n)D. r(A) = max(m, n)答案：C2. 下列矩阵中，哪一个不是对称矩阵？（）A. \(\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{pmatrix}\)B. \(\begin{pmatrix} 1 & -1 \\ -1 & 2 \end{pmatrix}\)C. \(\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 2 & 3 & 4 \\ 3 & 4 &5 \end{pmatrix}\)D. \(\begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 &9 \end{pmatrix}\)答案：D3. 若向量组α1, α2, α3线性无关，则向量组（）A. α1 + α2, α2 +α3, α3 + α1 线性无关B. α1 - α2, α2 - α3, α3 - α1 线性无关C. α1 + 2α2, 2α2 + 3α3, 3α3 + α1 线性无关D. α1 + α2 + α3, 2α2 + 3α3, 3α3 + α1 线性无关答案：B4. 设矩阵A是n阶可逆矩阵，则下列结论正确的是（）A. A的伴随矩阵A也是可逆矩阵B. A的逆矩阵A-1也是可逆矩阵C. A的转置矩阵AT也是可逆矩阵D. A的n次幂An也是可逆矩阵答案：D5. 若行列式D = |A|的值为0，则下列结论正确的是（）A. 方程组Ax = b有唯一解B. 方程组Ax = b无解C. 方程组Ax = 0有非零解D. 方程组Ax = b有无穷多解答案：C6. 若矩阵A是正交矩阵，则下列结论正确的是（）A. A的行列式值为1B. A的行列式值为-1C. A的转置矩阵AT等于A的逆矩阵A-1D. A的平方等于单位矩阵E答案：CD二、填空题（每题5分，共30分）7. 若矩阵A的行列式值为3，则矩阵A的伴随矩阵A的行列式值为________。
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考试课程：
班级：
姓名：
学号：
-------------------------------------------------密----------------------------------封-----------------------------线---------------------------------------------------------
第1页(共1页)
3、设⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=100152321A ，⎪⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=141B ，利用初等变换求1
-A ，并求解求矩阵方程B AX =。
4、设有向量组T
T
T
T
---=--=-==)1,1,3,4(,)3,1,0,3(,)7,1,3,2(,)0,0,1,1(4321αααα，（1）求此向量组的秩和一个极大无关组；（2）将其余向量用极大无关组线性表示。
5、设四元非齐次线性方程组b Ax =的系数矩阵A 的秩为3，已知4321,,,ηηηη是它的四个解向量，且
T )2,2,0,1(1=η，T )8,2,5,1(432=++ηηη，求其通解。
6、λ为何值时，线性方程组⎪⎩⎪
⎨⎧-=++-=++-=++2
23
321321321x x x x x x x x x λλλλ有唯一解？无解？有无穷多组解？
7、设⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1010111a a A 与⎪⎪⎪
⎭
⎫
⎝⎛=b B 10相似，求b a ,的值。
8、求一个正交变换，将二次型212
32
22
132142),,(x x x x x x x x f -+-=化为标准形。
9、设⎪⎪⎪
⎭
⎫ ⎝⎛=30201t t t t A ，且A 为正定矩阵，求t 的取值范围。
三、证明题（每小题6分，共12分）
1、设向量组321,,ααα线性无关，321αααβ++=，证明：1αβ-、2αβ-、3αβ-线性无关。
2、设A 是正交矩阵，证明：A 的特征值为1或1-。
考试课程：
班级：
姓名：
学号：
-------------------------------------------------密----------------------------------封-----------------------------线---------------------------------------------------------
满分8分得分
4、
满分8分得分
5、
满分8分得分
满分8分得分
7、
满分8分得分
8、
满分8分得分
满分8分
得分
三、证明题1、
满分6分
得分
2、
满分6分
得分。