线代第三章习题解答

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1、

2、第三章行列式习题3.13-1-6.用定义计算行列式(1)解:设则中第1行的非0元为,故同法可求:∵可组成四个4元排列1234,1432,3214,3412,故中相应的非0项有4项,分别为,,其代数和即为的值,整理后得(2)解:由行列式的定义仅当分别取2,3,…,n-1,n,1时,对应项不为零,其余各项都为零习题3.2

3、3.2-2.证明(1)证明:(2)证明:(3)证明:按最后一行展开,得

4、3=2-3.计算下列行列式(1)(2)(最后一行(n+1)行依次与第n,n-1,…

5、,2,1行交换,经过n次交换;再将新的行列式的最后一行(即原来的n行)依次换到第二行,经过n-1次交换;

6、。。。。最后一共经过次换行。使原行列式化为范德蒙德行列式)(3)∵∴(4)解:按第一列展开行列式,得

7、(5)当时,当时,当时习题3.33-3-1利用伴随矩阵求下列矩阵逆阵(1)

8、(3),其中解:逆矩阵存在.又故3-3-2设矩阵,,求,,解:,,存在.由,所以又存在,且,故3-3-3.设为可逆矩阵,证明

9、证明:可逆,且逆矩阵为,由于,可逆且可得另一方面,由由矩阵可逆定义知,可逆,且3-3-4.设,证明:证明:若,则原式得证3-3-5设方阵满足,证明及都可逆,并求解:显然可逆且可逆且,即可逆,由,于是由得,,故3-3-6.用克拉姆法则解方程组

10、(1)解:3-3-7.问取何值时,有

11、非零解?解:当时,即时,有非0解即,或时,有非0解

12、习题3.43-4-1求矩阵的秩与标准形矩阵(2)秩为2(3)

13、易知,秩为4。3-4-2.答:在秩为的矩阵中,有等于零的阶子式,没有等于零的阶子式,没有不等于零的阶子式。3-4-3.证明:任何秩为的矩阵均可表示为个秩为1的矩阵之和。证:设A为m×n矩阵,且R(A)=。故A必与矩阵B等价。即m阶可逆矩阵P和n阶可逆矩阵Q使得A=PBQ。又

14、其中是m×n矩阵,仅第i行第i列的元素为1,其余元素全都为0.且初等变换不改变矩阵的秩,证毕。3-4-4.证明:等价矩阵有相同的标准型矩阵。证:设为等价矩阵,则经过有限次初等行变换可换为。从而

15、分别经过有限次初等行变换可换为相同的行最简型,再经过有限次初等列变换可化为标准型.故等价矩阵有相同的标准型矩阵.3-4-5.解:法一:初等变换法

16、法二:定义法第五章n维向量空间习题5.15-1-1.解:a-b=a+(-b)=(1,1,0)T+(0,-1,-1)T=(1,0,-1)T3a+2b-c=3a+2b+(-c)=(3,3,0)T+(0,2,2)T+(-3,-4,0)T=(0,1,2)T5-1-2.解:3(a1-a)+2(a2+a)=5(a3+a)3a1+2a2+(-3+2)a=5a3+5a3a1+2a2+(-a)=5a3+5a,3a1+2a2+(-a)+a+(-5)a3

17、=5a3+5a+a+(-5)a33a1+2a2+(-5)a3=6a

18、[3a1+2a2+(-5)a3]=´6a,a1+a2+(-)a3=a将a1=(2,5,1,3)T,a2=(10,1,5,10)T,a3=(4,1,-1,1)T代入a=a1+a2+(-)a3中可得:a=(1,2,3,4)T.5-1-3.(1)V1是向量空间.由(0,0,…,0)V1知V1非空.设a=(x1,x2,…,xn)V1,b=(y1,y2,…,yn)V1,则有x1+x2+…+xn=0,y1+y2+…+yn=0.因为(x1+y1)+(x2+y2)+…+(xn+yn)=(x1+x2+…+xn)+(y1+y2+

19、…+yn)=0所以a+b=(x1+y1,x2+y2,…,xn+yn)V1.对于kR,有kx1+kx2+…+kxn=k(x1+x2+…+xn)=0所以ka=(kx1,kx2,…,kxn)V1.因此V1是向量空间.(2)V2不是向量空间.因为取a=(1,x2,…,xn)V2,b=(1,y2,…,yn)V2,但a+b=(2,x2+y2,…,xn+yn)V2.因此V2不是向量空间.习题5.25-2-1.求向量b关于向量组a1,a2,a3,a4的线性组合表达式:(1)解:=因此向量b关于向量组的线性组合表达式为:.(2)解:

20、=因此向量b关于向量组的线性组合表达式为:5-2-2.(1)

21、解:因为向量组中向量的个数大于每个向量的维数由推论2知线性相关.(2)解因为所以线性无关.(3)解因为,所以线性相关.(4)解因为,所以线性无关.5-2-3.证明:假设有常数k1,k2,k使k1b1+k2b2+k3b3=0

22、又由于于是可得即(k1+k2+k3)a1+(k2+k3)a2+k3a3=0因为线性无关,所以有解得因此向量组b1,b2,b3线性无关.5-2-4.设存在常数k1,k2,k3,k4使k1b1+k2b2+k3b3+k4b4=0因为b1=a1+a2,b2=a2+a3,b3=a3+a4,b4

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