保研复习——线性代数7:经典面试题

  • 矩阵的秩的含义?

基本概念:

矩阵的秩就是矩阵中不等于0的子式的最高阶数。

行阶梯型矩阵的秩等于其非零行的行数。

与向量组的关系:

矩阵的秩等于它列向量组的秩,也等于它行向量组的秩。

向量组的秩定义为向量组的极大线性无关组所含向量的个数。

与向量空间的关系(几何意义):

任何矩阵的行空间的维数等于矩阵的列空间的维数等于矩阵的秩。

与线性方程组解的关系:

设A是m×n矩阵,若R(A)=r<n,则齐次线性方程组Ax=0有基础解系,且每个基础解系都含n-r个解向量。

与线性变换的关系:

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所谓一个线性变换的秩,无非就是变换后,还能保持非零体积的几何形状的最大维度。

  • 行列式的含义?

基本概念:

本质含义(几何意义):

行列式就是在给定一组基下,N个向量张成的一个N维广义四边形的体积。2阶行列式代表的是平面内的面积;3阶行列式自然而然就是3维空间内的体积;4阶行列式是4维空间里的超体积。

与线性映射的关系:(来源于网络,个人感觉很经典,下同)

  •  线性相关的含义?

公式定义:

设\(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \cdots, \alpha_{m}\)都为n维向量,若存在一组不完全为0的\(k_{1}, k_{2}, \cdots, k_{m}\),使得\(k_{1}\alpha_{1}+ k_{2}\alpha_{2}+ \cdots+ k_{m} \alpha_{m}=0\),则称向量组\(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \cdots, \alpha_{m}\)线性相关,否则,称向量组\(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \cdots, \alpha_{m}\)线性无关。

几何意义:

一组矢量的线性相关性本质上,是描述他们所张成的广义平行四边形体积是否为零。N个向量线性无关 ⇔  他们所张成的N维体体积不为零。于是有:线性无关矢量组成的矩阵的行列式不为零;线性相关矢量组成的矩阵的行列式必为零。

  • 矩阵的特征值与特征向量有什么关系?
  1. 一个特征值可能对应多个特征向量,一个特征向量只能属于一个特征值;
  2. 属于不同特征值的特征向量一定线性无关; 
  3. 设λ是n阶方阵A的一个k重特征值(λ为特征方程的k重根),对应于λ的线性无关的特征向量的最大个数为l,则k≥l,即特征值λ的代数重数不小于几何重数
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