第一章 行列式
三点内容。
一、计算。
1、数字型行列式计算用展开公式。注意用技巧多创造0:把某一行的k 倍加到第i 行;把每一行都加到第一行;逐行相加;
爪型要变形上三角或下三角,考时不会是明明白白的爪型,故先要变成明明白白的爪型;
有时若恒等变形会把行列式本来很好的结构破坏掉,故要积累经验;
"三条线"型若是4、5阶用逐行相加或每行都加到第一行;阶数高的用数学归纳法或递推法。(数学归纳法要先打草稿才能确定用第一还是第二数学归纳法——若一个n 阶命题和1个递阶命题相关,则用第一数学归纳法;若一个n 阶命题和2个递阶命题相关,则用第二数学归纳法。)
2、抽象型行列式计算
行列式性质恒等变形;矩阵公式、法则恒等变形;E 恒等变形。特征值、相似。
二、应用
特征多项式求特征值结果往往带参数,记得求解时不要乘得混乱;克莱默法则更多用来做证明题,只在系数行列式特殊(如范德蒙)时才用来解方程组。
三、证行列式为0——反方秩特
第二章 矩阵
一、运算:n 维列向量;分块矩阵;矩阵的n 次方(三种做法:看秩是否为1;拆成单位矩阵和一个矩阵的和再用二项展开式;用相似)
二、伴随。伴随的两种求法;核心公式推导矩阵的逆、伴随、伴随的逆、逆的伴随(注意用置换)。
矩阵的秩和伴随的秩的关系及证明(思路很重要);考秩的俩条件,一个讲大一个讲小;用行列式的元来解释矩阵的秩;
三、可逆。逆矩阵的4种求法:定义、行变换、用伴随、对角矩阵的逆。
逆和转置的运算法则比较。
四、初等矩阵。左乘右乘;初等矩阵逆矩阵的三个公式。
看到一道题不要直接看答案,要先自己思考。把真题做好。
第三章 向量
以下三大内容的计算题、证明题、选择题。
一、相关、无关
1、向量里面两个核心考点:相关无关的计算题将坐标竖过来,看齐次方程组有无非0解;线性表出的计算题研究非齐次方程组有无解。
2、证向量组无关:定义法,恒等变形——乘和重组;用秩。
若是用乘,先看能不能乘出0来;若一下子看不出乘谁得0,分两步走,研究俩式子的加加减减。
二、线性表出。
1、计算题有两种:
⑴一个向量能否用一个向量组线性表出?
两个思路:
①以克拉默法则为背景,若用克拉默法则来处理,令行列式等于0,把等于0的各种情况探讨在一起,总结归纳。
②构造非齐次线性方程组——抓0思想(注意:未知量的系数为0,若常数项不为0,则此非齐次线性方程组无解;若常数项系数为0,则有无穷多解)。
⑵一个向量组能否由另一个向量组线性表出?
①构造非齐次线性方程组(几个系数一致的非齐次线性方程组可合并系数矩阵),抓0;
②推理,用秩思考。(观察:向量组1中所有向量都能由2中一个向量表出,则1能由2表出;若2中有一个向量不能由1线性表出,则2不能由1表出)
2、证明题和选择题思路:
⑴证一个向量能由一个向量组线性表示:
①构造非齐次线性方程组,用秩;(用秩做题要有的一个构思——构造数的不等式,夹逼思想)
②定理3.6——一组向量线性无关,加入一个相关,则加入的那个向量可用其余向量表出,且表示法唯一。
③证出某个K≠0,让K当分母。
⑵证不能线性表示:反证法。
三、秩。
1、向量组的秩考点
①求极大无关组:如经初等行变换得到秩为3的矩阵,就找3阶行列式不为0的向量;
②将其他向量用极大无关组表出。
用不同语言解释向量组列(行)满秩,则列(行)向量线性无关:用极大线性无关组解释;用齐次线性方程组只有0解解释。
线性代数里好多知识点可以用不同角度解释、理解——做题开拓思路,同一件事情,从不同角度解释。
极大线性无关组与整个向量组等价,应用到求齐次线性方程组的解,要用有限个解描述无穷个解,则求解解向量的极大无关组——基础解系。
2、矩阵的秩
矩阵的秩用行列式得不得0来定义,矩阵的行秩和列秩是向量组的秩,指向量组的极大无关组有几个向量。两者是完全不同的概念,但都是数值,数值大小一样。
矩阵秩的几个公式及证明。
求n阶矩阵的秩有3个方法:①经初等行变换矩阵的秩不变;②用秩的概念——行列式;③用特征值。
第四章 方程组
这章三点内容,考计算,动手做题发现很多问题。
1、齐次线性方程组
把系数矩阵化成行最简(把自由变量的系数写成相反数)还是阶梯型(代入求解)要灵活处理。选择计算量最小、不易出错的。
基础解系如何找自由变量?——从系数矩阵找单位矩阵(或行列式不为0的矩阵),挡掉的就是自由变量。
2、非齐次线性方程组
求非齐次特解时,自由变量全为0,其余变量按从上往下顺序抄常数项。
3、公共解、同解
公共解两种考题:①题目说两个方程组有公共解,则联立方程组;②一个给方程组,一个给基础解系,则解方程组,用两个基础解系表示公共解,移项,构造齐次方程组,解出系数,代入任意一组基础解系即可。
同解要注意验证必要条件——秩相等。
第五章 特征值
考试重点,三点内容。
1、求特征值、特征向量。
①定义法。(推理分析)
②特征多项式,特征方程。(通过基础解系求特征向量)
这里的加减消元要学会投机取巧,不要一点一点消,先把最复杂的一个方程全写成0;特征向量尽可能求成整数。
③相似(两矩阵相似,特征值一样,特征向量有关联,背过直接用)
做题技巧:
已知一个矩阵的特征值、特征向量,直接写与其相关矩阵(多项式、幂、逆、伴随、相似)的特征值、特征向量;
把一个矩阵写成一个简单矩阵(秩为1的矩阵特征值有一个为矩阵的迹,另外的全是0)与单位矩阵的和;
齐次方程组的解也是特征值0对应的特征向量;
2、相似
①相似的4个必要条件(行列式、秩、特征多项式和特征值、迹相等);
②在两个矩阵的相似上注意3条线索:若一个矩阵的行列式和秩不好求,则求与其相似矩阵的行列式、秩;通过相似于对角矩阵求矩阵的幂;证明两矩阵相似,选一个对角矩阵作为中介。
③一个矩阵相似于对角阵的定义——矩阵有n个无关的特征向量。
判断方法:两个充分条件(有n个不同特征值;对称矩阵);1个充要条件(n重特征值有n个无关的特征向量)。
④求可逆矩阵使矩阵A对角化。题目中不直接告诉A矩阵,此时要予处理。3种题型。
给相似:用相似的必要条件(迹、行列式相等、特征值相同)构造方程组;
给特征向量:用特征值、特征向量定义构造方程组;
特征值有重根:研究秩。
⑤以前是给一个矩阵,求其特征值、特征向量,现在正好反过来,要求A,准备好两套东西——n个特征值、n个特征向量。两个思路:用矩阵方程,用相似。
3、实对称矩阵
①4个特点
②用正交矩阵相似对角化。前3步与用可逆矩阵相似对角化一致,第4步是将求得的特征向量正交化(施密特)、单位化(别带分母,就写整数部分)。
第六章 二次型
1、标准型
二次型化标准型的问题,在正交变换下就演变成求A 的特征值、特征向量。
2、正定
判断矩阵是否正定?①先检验A 对称②证明A 正定(主对角线上的元素都大于0是正定的必要条件;顺序主子式全大于0;特征值全大于0)
证明正定?①定义法②特征值法③A 与单位矩阵合同(正惯性指数为n )
3、合同
相似一定合同,合同一定等价。反之不成立。
举例矩阵特征值相同但不相似→要举反例,特征值必须是重根。
等价⇔同型矩阵秩相等
证明相似(n 阶)→相似于同一个对角矩阵
证明不相似→用相似的4个充分条件;一个相似于对角矩阵,一个不能相似对角化。
实对称矩阵相似⇔特征值相同
合同(n 阶实对称)⇔正负惯性指数相等。
六章全结束,祝顺利。
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