保研复习——线性代数4:向量空间

向量空间

1.n维向量(本质:有序数组

n维列向量:n×1矩阵(默认n维向量一般指列向量)

n维行向量:1×n矩阵

含有限个向量的有序向量组与矩阵是一一对应

2.向量组的线性相关性

  • 向量组的线性组合

(懒得码字了,以下图片来源于网络和部门内学弟学妹们自己整理的学习资料。)

  • 向量组的线性相关性

注意性质3与性质1的区别,\(T_{1}\)并非\(T_{2}\)的部分组

  • 线性相关、无关与线性表示的关系

注意:定理4.4中唯一性的证明(证明唯一性通常假设不唯一,再证明相等

3.向量组的秩

  • 等价向量组(反身性、对称性、传递性)

设有两个向量组\(T_{1}: \alpha _{1},\alpha _{2},\cdots,\alpha _{m}; T_{2}: \beta  _{1},\beta   _{2},\cdots,\beta   _{m}\),若向量组\(T_{1}\)中的每一个向量都可由向量组\(T_{2}\)线性表示,则称向量组\(T_{1}\)可由向量组\(T_{2}\)线性表示。又若向量组\(T_{1}\)和向量组\(T_{2}\)可以相互线性表示,则称向量组\(T_{1}\)和向量组\(T_{2}\)等价。

定理4.6证明要点:矩阵A经初等变换化成B⇔ B=PA,P为可逆矩阵

讨论:若A=BC,则A的列向量组可由B的列向量组线性表示,表示式的系数矩阵为CA的行向量组可由C的行向量组线性表示,表示式的系数矩阵为\(B^{T}\) 

  • 向量组的极大线性无关组及秩

4.n维向量空间

  • 向量空间的概念

  • 向量空间的基与维数

含义:向量空间V是其基所生成的向量空间,若把向量空间V看做向量组,向量空间V的基就是向量组V的极大线性无关组,向量空间V的维数就是向量组V的秩。

  • 基变换与坐标变换

5.向量的内积与正交矩阵

施密特正交化方法把一个线性无关向量组改造成一个与其等价的正交向量组(详见P118,转换公式及几何意义都要掌握)

6.线性方程组解的结构

  • 齐次线性方程组解的结构

  • 非齐次线性方程组

一些结论:

(1)若(A|b)经初等行变换,变换为(B|d),则线性方程组Ax=bBx=d同解

(2)Ax=0有非零解⟺ R(A)<n,n为未知量的个数⟺ A的列向量组线性相关

(3)Ax=b有解⟺  R(A)=R(\(\widetilde{A}\)). ⟺ b可由A的列向量组线性表示

(4)若R(A)=R(\(\widetilde{A}\))=r,则当r=n时,Ax=b有唯一解;当r<n时,Ax=b有无穷多个解

7.应用举例

情报检索模型、投入产出模型

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