线性代数培训之收获 ——对“克莱姆法则”的一个新教案
克莱姆法则

作者介绍
克莱姆(Cramer,Gabriel,瑞士数学家 1704-1752)克莱姆1704年7月31日生于日内瓦,早年在日内瓦读书, 1724年起在日内瓦加尔文学院任教,1734年成为几何学教授,1750年任哲学教授。他自 1727年进行为期两年的 旅行访学。在巴塞尔与约翰.伯努利、欧拉等人学习交流,结为挚友。后又到英国、荷兰、法国等地拜见许多数 学名家,回国后在与他们的长期通信中,加强了数学家之间的联系,为数学宝库也留下大量有价值的文献。他一 生未婚,专心治学,平易近人且德高望重,先后当选为伦敦皇家学会、柏林研究院和法国、意大利等学会的成员。
克莱姆法则
线性代数中一个关于求解线性方程组的定理
01 作者介绍
目录
02 基本介绍
03 法则总结
04 技术应用
05 不确定的情况
克莱姆法则,又译克拉默法则(Cramer's Rule)是线性代数中一个关于求解线性方程组的定理。它适用于 变量和方程数目相等的线性方程组,是瑞士数学家克莱姆(1704-1752)于1750年,在他的《线性代数分析导言》 中发表的。其实莱布尼兹〔1693〕,以及马克劳林〔1748〕亦知道这个法则,但他们的记法不如克莱姆。
记法1:若线性方程组⑴的系数矩阵可逆(非奇异),即系数行列式 D≠0。有唯一解,其解为 记法2:若线性方程组⑴的系数矩阵可逆(非奇异),即系数行列式 D≠0,则线性方程组⑴有唯一解,其解 为 其中Dj是把D中第j列元素对应地换成常数项而其余各列保持不变所得到的行列式。 记法1是将解写成矩阵(列向量)形式,而记法2是将解分别写成数字,本质相同。
行列式克莱姆法则

利用克莱姆法则,可以将一个行列式表示为一个数值,通过计算该数值即可得到行列式的值。这种方法适用于系 数行列式不为零的情况,可以简化行列式的计算过程。
实例三:解的唯一性验证
总结词
克莱姆法则可以用于验证线性方程组解的唯一性。
详细描述
通过计算系数矩阵的行列式,利用克莱姆法则判断解的唯一性。如果行列式不为零,则线性方程组有 唯一解;如果行列式为零,则线性方程组可能无解或有无穷多解。这种方法可以用于判断线性方程组 解的情况,为求解问题提供依据。
03 适用范围
研究克莱姆法则的适用范围,探索其在更广泛领 域的应用可能性。
应用领域的拓展
数值分析
将行列式克莱姆法则应用于数值分析中,解决 大规模线性方程组的求解问题。
科学计算
将克莱姆法则与其他科学计算方法相结合,提 高计算效率和精度。
工程领域
将克莱姆法则应用于工程领域,解决实际工程问题,如结构分析、流体动力学 等。
线性方程组解的唯一性条件是克莱姆法则应用的 重要前提之一,它确保了线性方程组的解是唯一 的,从而使得行列式中的每个子式可以代表一个 唯一的解向量。
03
克莱姆法则的推导过程
推导步骤一:行列式的计算
计算行列式的值
根据行列式的定义,按照行或列展开,计算得到行列 式的值。
展开方式的选择
选择合适的展开方式,使得计算过程简化,提高计算 效率。
计算方法的改进
算法优化
优化克莱姆法则的计算方法,提高计算效率,减少计算量。
并行计算
利用并行计算技术,实现克莱姆法则的高效计算,处理大规模数 据。
软件实现
开发适用于克莱姆法则的软件或库,方便用户进行实际应用和计 算。
THANKS
基于“情境创设”的实践教学研究与启示——以《克莱姆法则》一课为例

博士 ・ 专家论 坛
基 孑“ 情壤B M ’ UP ’ ,硇实践教学研究与启示
以《 克莱姆法则》 一课为例
大连工 业大 学应 用数 学 系 刘 燕 阎慧臻 东南大 学数 学 系 隆金玲
[ 要] 摘 随着工科《 线性代数》 程建设和教学改革的深入发展 , 课 需要对原有教 学模 式进行改进 , 满足培养 实践创新型人 才的需 使之 求 。本文针对 当前课程 面临的主要 问题 , 以植入 MA L B为切入点 , 出基于“ TA 提 情境创设” 实践教 学, 的 思考 了该课程的 实践性 , 论 述 了实践 、 认识 相互补 充的教学环节。 于“ 基 情境创设” 的实践教 学既能培养学生掌握数 学知识的能力, 又能培养学生应用 MAT A LB
理 论 的 理 解 , 而全 面 、 入 地 掌 握 数学 知 识 。 同时 教 师应 注 意 引 导 学 从 深
生去发现 、 总结规律 , 并通过反思 , 将所探索的问题引向深层次 , 同时将 所获得的结论纳入知识体系。 例如: 在上面所举的例子中 , 对于上面学生依据实践 过程 提出的猜 想, 教师给予肯定和补充 : 在猜想命题的条件下 , 行列式之商不仅是解 , 而且是唯一解 。 整个实践进入高潮 阶段 , 学生通过实践得到 的感官认识 和 教 师 引导 下 的反 思 对 知 识 点进 行 了深 层 次 的 理 解 。
性代数在计算技术巾扮演着越来越重要的角色, 用线性代数解决实际
问题已渗透到工程 、 经济等众多领域 。另一方 面 , 亟需提高大学生 的科 学计算 能力 , 培养实践创新型人才 , 以适 应时代 和社会 发展 的需要 。但 传统工科《 线性代数 》 教学一般从公理体 系出发 , 仅采用演绎式教学方 法, 强调代数体 系的严 谨性 , 忽略 了其实践性 和应 用性 。工科《 线性代
03-第三节-克莱姆法则

第三节 克莱姆法则分布图示★ 引例★ 齐次与非齐次线性方程组的概念 ★ 克莱姆法则 ★ 例 1★ 例 2 ★ 例3 ★ 例 4 ★ 齐次线性方程组解的定理 ★ 例 5 ★ 例6★ 内容小结 ★ 课堂练习 ★ 习题7-3内容要点n 元线性方程组的概念从三元线性方程组的解的讨论出发,对更一般的线性方程组进行探讨。
在引入克莱姆法则之前,我们先介绍有关n 元线性方程组的概念。
含有n 个未知数n x x x ,,,21 的线性方程组)1.3(,,,22112222212111212111⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+++=+++n n nn n n n n n n b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a称为n 元线性方程组.当其右端的常数项n b b b ,,,21 不全为零时,线性方程组(3.1)称为非齐次线性方程组,当n b b b ,,,21 全为零时, 线性方程组(1)称为齐次线性方程组,即)2.3(.0,0,0221122221211212111⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+++=+++=+++n nn n n n n n n x a x a x a x a x a x a x a x a x a线性方程组(1)的系数ij a 构成的行列式称为该方程组的系数行列式D ,即nnn n n n a a a a a a a a a D212222111211=.克莱姆法则定理1 (克莱姆法则) 若线性方程组(1)的系数行列式0≠D , 则线性方程组(1)有唯一解,其解为),,2,1(n j DD x j j ==(3)其中),,2,1(n j D j =是把D 中第j 列元素nj j j a a a ,,,21 对应地换成常数项,,,,21n b b b 而其余各列保持不变所得到的行列式.一般来说,用克莱姆法则求线性方程组的解时,计算量是比较大的. 对具体的数字线性方程组,当未知数较多时往往可用计算机来求解. 用计算机求解线性方程组目前已经有了一整套成熟的方法.克莱姆法则在一定条件下给出了线性方程组解的存在性、唯一性,与其在计算方面的作用相比,克莱姆法则更具有重大的理论价值. 撇开求解公式(3),克莱姆法则可叙述为下面的定理.定理2 如果线性方程组(3.1)的系数行列式,0≠D 则(3.1)一定有解,且解是唯一的.在解题或证明中,常用到定理2的逆否定理:定理2' 如果线性方程组(1)无解或有两个不同的解, 则它的系数行列式必为零. 对齐次线性方程组(3.2), 易见021====n x x x 一定该方程组的解, 称其为齐次线性方程组(3.2)的零解. 把定理2应用于齐次线性方程组(3.2),可得到下列结论.定理3 如果齐次线性方程组(3.2)的系数行列式,0≠D 则齐次线性方程组(3.2)只有零解.定理3' 如果齐次方程组(3.2)有非零解,则它的系数行列式.0=D注: 在第三章中还将进一步证明,如果齐次线性方程组的系数行列式,0=D 则齐次线性方程组(3.2)有非零解.例题选讲例1用克莱姆法则求解线性方程组:⎪⎩⎪⎨⎧=+=+=++4535225323221321x x x x x x x 解 530021532=D31r r - ,2052253022530021002=⨯⨯== 5340255321=D 31r r -,2052)2(534025002-=⨯⨯-=- 5400515222=D 212r r -54051580-21r r ↔,605458540580051=--=--4305212323=D 212r r -43521810--21r r ↔.20438143810521-=---=---由克莱姆法则,.1,3,1332211-====-==DD x D Dx D D x例2 (E01) 用克莱姆法则解方程组 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-+-+-=--=+-+.0674,522,963,85243214324214321x x x x x x x x x x x x x x解 6741212060311512-----=D21242r r r r --1277212135712772120603113570----=-----212322c c c c ++.27273327701353=---=-------,8167402125603915181=------=D ,10867012150609115822=-----=D,2760412520693118123-=---=D ,2707415120903185124=-----=D ,3278111===∴D D x ,42710822-=-==D D x ,1272733-=-==D D x .1272744===D D x例3(E02) 大学生在饮食方面存在很多问题,很多人不重视吃早饭,多数大学生日常饮食没有规律,为了身体的健康就要制订营养改善行动计划,大学生一日食谱配餐:需要摄入一定的蛋白质、脂肪和碳水化合物,下边是三种食物,它们的质量用适当的单位计量。
线性代数第二章3克莱姆法则.ppt

引理 若n阶矩阵A (aij )nn的元素aij在det A 中
的代数余子式为Aij,则对任意r, s, 1 r, s n 有:
n
arj Asj
j1
det A
第r行的元素乘以第s 行元素对应的代数余子式之和)
n
i1
a ir Ais
det A
x2 2 x2
x3 x3
x4 5x4
0 5
x1 x2 x3 x4 1
1 1 1 2 0
解:系数矩阵A
2
1
1
1
,
b
0
3 2 1 5 5
1
1
1
1
1
1 1 1 2
0 1 1 2
2 1 1 1
0 1 1 1
det A 3
2
9, 15
det A1(b) 5
2
0
当r s 当r s
(2.25)
(用第r列的元素乘以第s列元素对应的代数余子式之和)
证: r=s时,由定理2.1知两式均成立 r s 时,设A ( A1, A2, , An), Ai是列向量(i=1, ,n)
As 被替换为 Ar B (A1, , Ar , Ar , , An)
把det B按第s列展开
在第s列
n
n
0 det B bis Ais air Ais
i 1
i 1
n
所以,
i1
air Ais
det A
0
当r s 当r s
2 1 0 3
例:A
1
3
1 5
1 3
1 0
,
求A41
A42
A43
线性代数1-5克莱姆法则幻灯片PPT

所以〔1〕的解是唯一的.
课件
14
二、重要定理
定理1 如果线性方程组1的系数行列式 D0, 则 1一定有解,且解是唯一的 .
定理2 如果线性方程组 1无解或有两个不同的
解,则它的系数行列式必为零.
齐次线性方程组的相关定理
a11x1a12x2 a1nxn0
a2 1x1 a2 2x2 a2 nx n 0 2
n
D, ij
aikAjk
k1
0,
ij
一、克莱姆法那么
如果线性方程组
a1x 11a1x 22 a1nxnb1
a2 x 1 1 a 2 x 22 a2 nx n b2
(1)
an1x1an2x2 anx nnbn
的系数行列式不等于零.
那么线性方程组1 有解,并且解是唯一的,解
第五节、克莱姆法那么
➢ 重要概念 ➢ 克莱姆法那么 ➢ 例子
非齐次与齐次线性方程组的概念
设 n 元线性方程组
a11x1a12x2 a1nxn b1 a21x1a22x2 a2nxn b2 (1) an1x1an2x2 annxn bn
a i j( i , j 1 , 2 ,, n ) 称 为 ( 1 ) 的 系 数
3 5 3 0 1 0
7 7 2
3 3
27,
7 2
8 1 5 1 9 3 0 6 D1 5 2 1 2 0 4 7 6 81,
2 8 5 1 1 9 0 6 D2 0 5 1 2 1 0 7 6 10,8
21 8 1 1 3 9 6 D3 0 2 5 2 14 0 6
2,7
x1D D 12 8 7 13,
有非零解.
例1 用克拉默那么解方程组
克莱姆法则的证明及应用
克莱姆法则及其应用前 言克莱姆法则是瑞士数学家克莱姆经过证明的出的,克莱姆 (Cramer,Gabriel,1704-1752),瑞士数学家。
生于瑞士,卒于法国。
在巴塞尔时与与约翰·伯努利、欧拉多人学习交流,并成为挚友,,曾任教学和哲学教授,克莱姆对数学的贡献主要指在高等代数和解析几何方面。
克莱姆法则是高等代数的重点内容之一,以及克莱姆法则在理论上和应用上都有着十分重要的意义。
例如计算行列式,在生活中也有很多地方用到了克莱姆法则。
1. 预备知识若想学习克莱姆法则,必须知道什么是系数行列式。
现在就给介绍一下系数行列式。
设含有n 个未知量n 个方程的111122112212222212n n n n nn n a x a x a b a x a x a b a a a b +++=+++=+++=(1-1)其系数构成的行列式111212122212n nn n nna a a a a a D a a a =称为方程组(1-1)的系数行列式。
1. 克莱姆法则的定义克莱姆法则(Cramer Rule ):一个含有n 个未知量n 个方程的线性方程组(1-1)当它的系数行列式0D ≠时,有且仅有一个解:1212,,,.n n D D D x x x D D D === (1-2)期中JD 是将D 的第j 列换成常数项21,,,nb b b 而其余列不变的行列式。
即111,111,11212,122,121,1,1j j n j j n j n n j n n j nna ab a a a a b a a D a a b a a −+−+−+=1122,(1,2,).j j n nj b A b A b A j n =+++=2. 克莱姆法则的证明方法克莱姆法则有多种证明方法,在此我中立出三种证明方法,分别是2.1克莱姆法则的一般证明方法2.1.1 克莱姆法则的一般证明方法在给 在第一节中已经给出克莱姆法则的定义,再次就不在家赘述。
线性代数 1.4克莱姆法则
本章大作业: 本章大作业:见TAS,作业 ,
预习 §2.1 消元法
课后习题: 课后习题 P34
22(2), 23
13
10
解
(1) 构造行列式 )
1 1 1 L 1 1 2 0 L 0 D1 = 1 0 3 L 0 M M M O M 1 0 0 L n
按第一行展开, 则,对D1按第一行展开,得
D1 = A11 + A12 + L + A1n
n 1 = n! 1 − ∑ . j j=2
11
( i = 1,2,L n)
2
定理1 定理1
克莱姆( 克莱姆(Cramer)法则 )
方程的线性方程组(1) 如果含 n 个未知量 n 个方程的线性方程组
a11 x1 + a12 x 2 + L + a1n x n = b1 a x a x L a x 21 1 + 22 2 + + 2 n n = b2 (1) LLLLLLLL a n1 x1 + a n 2 x 2 + L + a nn x n = bn 那么它有唯一解 其解为: 有唯一解, 系数行列式 D ≠ 0 ,那么它有唯一解,其解为:
1) F是一些数的集合; 是一些数的集合; 是一些数的集合 2) 0∈ F ,1 ∈ F ; ∈ 3) F中任意两个数的和、差、积、商(除数不为 中任意两个数的和、 中任意两个数的和
0)仍然是F中的数。(即:关于四则运算封闭 )仍然是 中的数 即 关于四则运算封闭) 中的数。 实数域R,复数域C, 例 实数域 ,复数域 有理数域 【注】 “代数”研究的主要是代数运算与性质,以数域 代数” 代数 研究的主要是代数运算与性质, 为对象,保证了代数运算后仍属于该集合. 为对象,保证了代数运算后仍属于该集合. “线性代数”在不同的数域上讨论问题会有不同 线性代数” 线性代数 的结论,我们主要在实数域上讨论问题,个别地方扩 的结论,我们主要在实数域上讨论问题, 大到复数域. 大到复数域. 9
行列式计算及克莱姆法则课件
02
克莱姆法则
克莱姆法则的概述
01 02
克莱姆法则定义
克莱姆法则是线性代数中的一个基本法则,用于解决线性方程组的问题 。它指出,对于一个给定的线性方程组,如果系数矩阵的行列式不为零 ,则该方程组有唯一解。
线性方程组解的判定定理
唯一解判定定理
当系数矩阵A的行列式值 不为0时,线性方程组有唯 一解。
无解判定定理
当系数矩阵A的行列式值 为0且不满秩时,线性方程 组无解。
无数解判定定理
当系数矩阵A的行列式值 为0且满秩时,线性方程组 有无数解。
04
矩阵的逆与行列式的关 系
矩阵的逆的定义与性质
定义
设矩阵A是一个n阶方阵,如果存在一个n阶方阵B,使得AB=BA=I(单位矩阵) ,则称B是A的逆矩阵。
利用伴随矩阵的性质计算逆矩 阵。
迭代法
利用迭代公式计算逆矩阵。
分块法
对于大型矩阵,可以将矩阵分 块处理,然后分别求出各块的 逆矩阵,再组合起来得到原矩
阵的逆矩阵。
05
总结与展望
行列式计算及克莱姆法则的重要性和应用领域
线性代数基础
行列式计算是线性代数中的基础概念 ,对于理解矩阵、向量等概念至关重 要。
数值分析
行列式计算在数值分析中有着广泛的 应用,例如在求解线性方程组、计算 特征值和特征向量等方面。
工程领域
在工程领域中,行列式计算是解决各 种实际问题的关键工具,如结构分析 、流体动力学等。
线性代数—克莱姆法则
D 0,则(2)必有非零解.
8
例2 问 取何值时,齐次线性方程组
x1 x 2 x 3 0
x1
x2
x3
0
x1 x2 x3 0
有非零解?
解 1 1 2 1 1
11 1
D 1 1 2 1 ( 2) 1 1
3 2
0 1
9 27,
5
14 0 6
1 4 7 0
x1
D1 D
81 27
3,
x2
D2 D
108 27
4,
x3
D3 D
27 27
1,
x4
D4 D
27 27
1.
7
a11 x1 a12 x2 a1n xn 0
称方程组 a21x1a22x2a2nxn 0
D 27,
8 1 5 1
2 8 5 1
9 D1 5
3 2
0 1
6
1
2 81, D2 0
9 5
0 1
6 108,
2
0 4 7 6
1 0 7 6
21 8 1
2 1 5 8
1 D3 0
3 2
9 5
6 2
27, D4
1)
an1 x1 an2 x2 ann xn bn
的系数行列式不等于零,即
a11 a12 a1n
D a21 a22 a2n
0,
an1 an2 ann
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线性代数培训之收获
——对“克莱姆法则”的一个新教案
有幸参加国家线性代数精品课程的培训,聆听李尚志老师的教诲,真是受益匪浅,感触很多。李老师对数学的
高深领悟,“空间为体,矩阵为用”,独创性的设计了线性代数新的教学内容体系,淋漓尽致的体现了代数与几何的
内在联系,使人耳目一新。李老师的启发式教学方法也是值得我们学习和借鉴,以问题为驱动,引入新概念,使学
生对抽象的数学概念(如n阶行列式、线性相关、线性无关、方程的秩等)有了形象的、感性的、更简洁、更深刻
的理解.特别是用几何方法引入二阶行列式和三阶行列式,而且赋于其几何含义:二阶行列式和三阶行列式分别表示
平行四边形的有向面积和平行六面体的有向体积,更一般n阶行列式在几何上表示“n维体的有向体积”,这样可以发
挥学生的想象力,引导学生去发现更多,引导学生去发现数学定理,充分培养学生的创造性思维能力,一切是为了
学生的发展,正如李老师所说评价教学的效果主要是看学生懂了没有,体现了以学生为本的教学理念。
对比本人对线性代数的理解以及教学实际,真是差距很大,觉得自己需要努力去奋斗。这里就结合这次培训的
体会和收获联系自己以往的线性代数教学实际,拟写一份教案,谈谈自己对“克莱姆法则”内容新的处理方式。
§7克莱姆法则
一、教学内容
(1) 克莱姆法则的证明
(2) 克莱姆法则的应用
二、教学要求
(1)理解克莱姆法则的证明
(2)理解非齐次线性方程组有唯一解的充分条件是它的系数行列式D≠0;若D=0,方程组无解或有无穷多解
(3)理解齐次线性方程组有非零解的必要条件是它的系数行列式D=0;若D≠0,方程组只有零解
教学过程
一、(定理1)克莱姆法则
若n×n线性方程组
nnnnnnnnnnbxaxaxa
bxaxaxabxaxaxa22112222212111212111,
,
⑴
的系数行列式
D=,0212222111211nnnnnnaaaaaaaaa
则方程组⑴有唯一解:x1=,1DDx2=,2DD,xn=DDn. ⑵
其中Di(i=1,2,,n)是把系数行列式D中的第i列的元素用方程组⑴右端的常数项代替后所得到的n 阶行列式,
即
Di=nninninnniiniiaabaaaabaaaabaa1,1,121,221,22111,111,111.
证:先证明⑵式是方程组⑴的解.
要证⑵式是方程组⑴的解,只需把它代入方程组⑴的第i个方程,如果左端也等于bi ,则说明⑵确是方程组⑴
的解.
将⑵代入方程组⑴的第i个方程的左端,并把Di按照第i列展开,
第i个方程的左端=a1iDD1+a2iDD2++ainDDn
=D1(a1iD1+a2iD2++ainDn)
=D1[ a1i(b1A11+b2A21++biAi1++bnAn1)+
ai2 (b1A12+b2A22++biAi2++bnAn2)+
+
ain(b1A1n+b2A2n++biAin++bnAnn)]
=D1[b1(ai1A11+ai2A12++ainA1n)+
b2(ai1A21+ai2A22++ainA2n)+
+
bi (ai1Ai1+ai2Ai2++ainAin)+
+
bn(ai1An1+ai2An2++ainAnn)]
根据行列式按行展开法则,可以看出,上面最后一式的方括中只有bi的系数是D ,而其他bk(k≠i)的系数都是
零,从而第i个方程的左端=a1iDD1+a2iDD2++ainDDn =D1(bi D)=bi =第i个方程
的右端, i=1,2,,n.
故⑵确是方程组⑴的解.
再证明解的唯一性.
若方程组⑴还有一个解:
x1=c1 , x2=c2 , , xn=cn ⑶
只要证明⑶与⑵相同即可.
将⑶代入方程组⑴,得
nnnnnnnnnnbcacaca
bcacacabcacaca22112222212111212111,
,
⑷
现在构造一个新的行列式
c1 D=nnnnnnaacaaacaaaca211222121112111(即在D的第1列乘以c1)
给此行列式的第2,3,,n 列分别乘以c2,c3, ,,cn后都加到第1列,得
c1D= nnnnnnnnnnnnnnaacacacaaacacacaaacacaca2221122222221211121212111
根据⑷式,得
c1D=nnnnnnaabaabaab222221121=D1, 因为 D≠0,所以 c1=DD1.
同理可证,c2=DD2,, cn=DDn.
唯一性得证.
(说明:我们学校现使用同济大学数学教研室编《工程数学:线性代数(第三版)》,其中克莱姆法则的证明(现
略),笔者认为,有以下几点值得商榷和改进:一是先证明解的唯一性,后验证解的存在性,是否符合思维逻辑?因
为没有解的存在性这个前提,怎么谈解的唯一性?二是在解的唯一性的证明中所用的技巧很强与前面行列式的性质
联系不够,教学实践也证明学生难以理解,而且不具备数学中证明很多“唯一性”问题的一般方法.因为一个好的方
法应是一般性的、具有“以不变应万变”的功效,而且应充分利用学生已知的知识,化未知为已知,这是非常重要
的数学思想方法。
基于以上想法,,本文给出克莱姆法则的一个简捷的证明. 先证明了解的存在性,再证明了解的唯一性,在证明
中充分应用了行列式的性质和行列式的展开定理,学生容易理解,而且具有一定意义的数学教育价值.
另外,不足之处是,能否象李老师所说引导学生去自然而然的发现这个定理,而不是一开始直接给出这个定理,
再去证明,本人目前还没有好的方法,有待继续考虑。)
例1 解线性方程组(现略)
(说明:这是一个含有4个未知数4个方程的非齐次线性方程组,其目的是熟悉克莱姆法则的内容和直接的、
简单的应用,也使学生对克莱姆法则从一般到特殊有感性的认识,加深学生对克莱姆法则的理解和应用。)
定理1的逆否定理为:
定理1ˊ
若线性方程组(1)无解或有两个不同的解,则它的系数行列式D=0
二、齐次线性方程组的克莱姆法则
若线性方程组(1)中的所有的常数项全为0,即b1=b2=„=bn=0, 若线性方程组(1)称为齐次线性方程组。
事实1:齐次线性方程组必有解,如x1=x2=„xn=0一定是它的解。这个解称为它的零解。如果有一组不全为0
的数是它的解,则这个解称为它的非零解。
事实2:若齐次线性方程组有一个非零解,则它有无穷多解。
(说明:这2个事实不难证明,它们在后续的学习中反复遇到,而且可以以不同的形式出现:如零向量可以用任
意一组向量线性表示,特别是事实2为后续学习齐次线性方程组的解的结构设下伏笔,正如李老师所说很多内容事
实上是一回事,只是表现形式不同而已,这里讲透了以后可以少讲,这样使得学生精装上阵,减轻学生头脑的负担,
先将书由薄读厚,再由厚读薄。)
定理2
若n×n齐次线性方程组的系数行列式D≠0,则此齐次线性方程组只有零解。
定理2的逆否定理为:
定理2ˊ
若n×n齐次线性方程组有非零解,则它的系数行列式D=0。
证:用反证法。
假设D≠0,则由 克莱姆法则可知该齐次线性方程组线性方程组有唯一解x1=,1DDx2=,2DD,xn=DDn。而
D1=D2=„DN=0,因此唯一解是零解,这与有非零解相矛盾。故D=0。
注1:定理2ˊ的逆命题也成立,即若n×n齐次线性方程组的系数行列式D=0,则它一定有非零解。(第三章
证明)
注2:关于更一般的m×n线性方程组的情况在本书第三章讨论。
例2 设齐次线性方程组0)4(2,0)6(2,022)5(3121321xxxxxxx有非零解,问取何值?
解 由定理2ˊ可知,若齐次线性方程组有非零解,则它的系数行列式D=0,
即D=402062225=6444465
=825=0
从而得2或5或8。
(说明:齐次线性方程组的情形是线性方程组的特例,从而定理2和定理2ˊ分别是定理1和定理1ˊ的特例,分
别由定理1和定理1ˊ演绎得到。数学教学中,归纳和演绎无处不在,我们要给学生强调一般化和特殊化的关系,
这容易被忽视。特别是定理2ˊ的逆命题我们还没有证明,所以这里的例2是将原例题改变而成,原例题是问取
何值时,此齐次线性方程组有非零解。这样,更符合逻辑,好让学生懂数学,让学生更好的掌握知识。因为李教授
说我们不但要教数学,也要教学生,不但要懂数学,更要懂学生。)
兰州交通大学 李兴东
2007,11,22