线性代数一(基本概念)

一、线性代数基本知识:

1、线性:

                数乘运算与加法运算 呈现 线性。

2、

二、向量:

1、向量的表示方法:

       其中的 i、j、k是坐标轴方向的单位向量。

2、向量的模:

用坐标计算的方法:

3、向量的运算:

(1)向量的加法减法:

                         

(2)向量的数乘:

                                   拉格朗日乘数法的 基础 公式。

(3)向量的数量积(点积、内积):

(4)向量的的向量积(外积、叉积):

(5)正交向量:

三、矩阵基本知识:

  •             理解:矩阵是一个向量组,由许多 行向量 和 纵向量 组成。
  •                        矩阵方程求解 用增广矩阵初等变换化为 E 。齐次/非齐次方程组 的解用 初等变化 化为 行最简阶梯型。   
  •                        初步认为由多元一次方程组的系数组成(区别于矩阵初等变换求解矩阵方程)。矩阵是一种线性变换,可以将一些向量转化为另一种向量。

2、矩阵的直观感受:

3、矩阵与向量:

               理解:A(m*n)每一行 或者 每一列 都属于 向量。  

四、矩阵的分类:

1、相等矩阵:

①矩阵的形状相同(行数的列数)

②对应元素相同。

2、同形矩阵:

矩阵的形状相同。

3、方阵:

                  只有方阵才具有对角线。

                  矩阵A中 m = n,称之为方阵。

4、负矩阵、上三角矩阵、下三角矩阵:

5、对角矩阵:是方阵

     1、对角矩阵的展示:可以用 上尖角 符号表示,如下:

      2、对角矩阵的迹:   trA

7、单位矩阵:常常用 E或I 来表示。它是一个方阵。

              特性:A * E = A (A的列 = E 的行数)任何    矩阵 * 单位矩阵都是它本身。

8、零矩阵:

                        记号用 0  来表示。

9、对称矩阵:方阵

              注意:对称矩阵一定是方阵(只有方阵才有对角线)。

五、矩阵的运算:

1、矩阵的加减:

              前提:两个矩阵必须是同形矩阵。

              矩阵加减具有交换律,矩阵矩阵相乘没有交换律。

      计算结果:元素级运算。

2、矩阵的数乘:

            计算结果:元素级运算。这里要区别与行列式的数乘。

3、矩阵与向量的乘法:

              前提:矩阵的列数等于向量的行数。

              计算方式:左行 * 右列 对应元素乘积的和。

4、矩阵与矩阵的乘法:

                得到的新矩阵由  左行右列  决定 行与列。即:(m*n)* (n*s)  >>>> (m*s)

  • 注意:矩阵与矩阵的乘法中没有交换律:           AB  != BA(A B 互逆除外 )
  • 当A逆矩阵存在时时:AC = AD  >>>>>  C = D  原因:并不是消去律,而是两边同时 乘上 A的逆矩阵化简。 

5、矩阵的转置:

                   理解:对角线翻转。

                   转置的性质:

六、行列式基本知识:

1、行列式的特性:

             理解:矩阵的一种运算方式。

            ①行列式一定是个方阵。

2、行列式的计算方法:

             定义:所有不同行不同列的元素组合乘积的和。

(1)通过行列式的定义去计算:对角法则。

               ①逆序数的概念:t 

                          

(2)利用行列式的性质将行列式转化为上三角行列式:

               转化时:从下到下,从左向右。

        ①行列式的性质 :

             性质一:

                性质二:行列式的数乘一定要区别于矩阵的数乘)

               性质三:行列式如果某一行或某一列与另一行或者另一列存在倍数或者相同,行列式的数值为零。

               性质四:行列式之间的加法:

                          前提:①两个行列式形状相同。

                                     ②两个行列式仅有一行或一列的元素不相同。

                          结果:相同元素覆盖照抄,不同的行的元素对应相加。

               性质五:

 (3)根据某行或者某列的代数余子式展开:     

3、行列式余子式和代数余子式:

4、伴随矩阵:

                                    表达式结论:    A 是一个 n阶 方阵。E 单位矩阵。该结果是一个对角矩阵,对角线的元素都是  | A | 的 值。

 5、方阵的逆:只有方阵才有逆。

        1、可逆矩阵的定义:

  • 理解:可逆方阵               <<<   >>>      可以初等变换为  E   即: AB  = BA  = E 
  •            可逆方阵               <<<   >>>        |  A  |   !=   0

        2、方阵可逆的充要条件: 两个条件等价。

                              ①

                              ② 矩阵行列式的值 | A | !=  0 。

         3、可逆方阵的性质:

       4、n阶方阵逆矩阵的计算:

                第一种方法:

              ②第二种方法:

                          利用A 与 E 的增广矩阵 的初等变换 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>..     求解出 A的逆矩阵。 

七、矩阵的初等变换:                 

  • 注意:矩阵换行与行列式换行不同(行列式的换行值的符号会发生变化)
  • 矩阵的  初等列变换 与  初等行变换  统称为初等变换。​​​​
  • 可以通过  初等行变换  转化为  E  的方阵为可逆方阵,否则为奇异矩阵。

       矩阵初等变换的理解:线性方程组加减消元。

 1、增广矩阵:

               记做: B = (A,b)

2、初等变换的性质:

2、矩阵初等变换的分类:

(1、普通的行阶梯矩阵:

(2、行最简形矩阵:

       

(3、标准形矩阵:

特性:

   

3、初等变换的定理:

                其中: PA = B 是初等变化的  代数 表达形式。P是某个可逆方阵。

           方阵可逆的充要条件: 

4、初等变换的应用:

(1)利用初等行变换求解逆矩阵:

例:求解A 的逆矩阵:

思路:将A 与 E 创建 增广矩阵 B , B= (A,E) >>>>>  通过初等行变换 >>>>>>  (E,P)  P 就是A的 可逆矩阵:P * A = E。 

(2)利用初等行变换求解方程组的解:

思路:类似上述求解逆矩阵的方法:     

解法:增广矩阵:

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