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时间:2018-07-21
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1、第一讲行列式与矩阵一、内容提要(一)n阶行列式的定义(二)行列式的性质1.行列式与它的转置行列式相等,即;2.交换行列式的两行(列),行列式变号;3.行列式中某行(列)元素的公因子可提到行列式外面来;4.行列式中有两行(列)元素相同,则此行列式的值为零;5.行列式中有两行(列)元素对应成比例,则此行列式的值为零;6.若行列式中某行(列)的元素是两数之和,即,则7.将行列式某行(列)的k倍加到另一行(列)上去,行列式的值不变。(三)行列式依行(列)展开1.余子式与代数余子式(1)余子式的定义去掉n阶行列式D中元素所
2、在的第i行和第j列元素,剩下的元素按原位置次序所构成的n-1阶行列式称为元素的余子式,记为(2)代数余子式的定义的代数余子式的记为2.n阶行列式D依行(列)展开(1)按行展开公式43(2)按列展开公式(四)范德蒙行列式(五)矩阵的概念1.矩阵的定义由m×n个数组成的m行n列的矩形数表称为m×n矩阵,记为2.特殊的矩阵(1)方阵:行数与列数相等的矩阵;(2)上(下)三角阵:主对角线以下(上)的元素全为零的方阵称为上(下)三角阵;(3)对角阵:主对角线以外的元素全为零的方阵;(4)数量矩阵:主对角线上元素相同的对角阵
3、;(5)单位矩阵:主对角线上元素全是1的对角阵,记为E;(6)零矩阵:元素全为零的矩阵。3.矩阵的相等设若,则称A与B相等,记为A=B。(六)矩阵的运算1.加法(1)定义:设,则(2)运算规律① A+B=B+A;②(A+B)+C=A+(B+C)③ A+O=A④ A+(-A)=0,–A是A的负矩阵2.数与矩阵的乘法(1)定义:设k为常数,则(2)运算规律① K (A+B) =KA+KB,② (K+L)A=KA+LA,③ (KL) A= K (LA)433.矩阵的乘法(1)定义:设则其中(2)运算规律①;②③(3)方
4、阵的幂①定义:A,则②运算规律:;(4)矩阵乘法运算与数的运算不同之处。①②③4.矩阵的转置(1)定义:设矩阵A=,将A的行与列的元素位置交换,称为矩阵A的转置,记为,(2)运算规律①②;③④。(3)对称矩阵与反对称矩阵若则称A为对称阵;,则称A为反对称阵。5.逆矩阵(1)定义:设A为n阶方阵,若存在一个n阶方阵B,使得AB=BA=E,则称A为可逆阵,B为A的逆矩阵,记作。(2)A可逆的充要条件:A可逆.(3)可逆阵的性质①若A可逆,则A-1也可逆,且(A-1)-1 =A;②若A可逆,k≠0,则kA可逆,且;③若
5、A可逆,则AT也可逆,且;④若A,B均可逆,则AB也可逆,且。(4)伴随矩阵①定义:,其中为的代数余子式,②性质:i);ii);iii);iv)若A可逆,则也可逆,且43③用伴随矩阵求逆矩阵公式:(七)方阵的行列式1.定义:由n阶方阵A的元素构成的n阶行列式(各元素的位置不变)叫做方阵A的行列式,记为或detA。2.性质:(1),(2),(3),(4)(八)特殊矩阵的行列式及逆矩阵1.单位阵E:;2.数量矩阵kE:当3.对角阵:若,则4.上(下)三角阵设若,则仍为上(下)三角阵(九)矩阵的初等变换与初等矩阵1.矩
6、阵的初等变换(1)定义:以下三种变换①交换两行(列);②某行(列)乘一个不为零的常数k;③某行(列)的k倍加到另一行(列)上去,称为矩阵的初等变换。432.初等矩阵(1)定义:将n阶单位阵E进行一次初等变换得到的矩阵称为初等阵;交换i,j两行(列),记为E(i,j);第i行(列)乘不为零的常数k记为为E(i(k));第j行的k倍加到第i行上去,记为E(j(k)i;(2)初等阵性质初等阵是可逆阵,且逆阵仍为同型的初等阵;而(3)方阵A可逆与初等阵的关系若方阵A可逆,则存在有限个初等阵,使,(4)初等阵的行列式(5)
7、初等阵的作用:对矩阵A进行一次初等行(列)变换,相当于用相应的初等阵左(右)乘矩阵A,且3.矩阵的等价(1)定义:若矩阵A经过有限次初等变换变到矩阵B,则称A与B等价,(2)A与B等价的三种等价说法,①A经过一系列初等变换变到B;②存在一些初等阵,使得③存在可逆阵P,Q,使得PAQ=B(十)分块矩阵1.分块矩阵的定义以子块为元素的形式上的矩阵称为分块矩阵。2.分块矩阵的运算(1)设A,B为同型矩阵,采用相同的分法有则(2)(3)设分块成其中的列数分别等于的行数,则,其中433.准对角阵(1)定义:形如Ai为ni阶
8、方阵的矩阵称为准对角阵。(2)准对角阵的行列式及逆矩阵设,则;若每个Ai可逆,则A可逆,且(3)特殊的准对角阵(i),若A1,A2可逆,则(ii),若A1,A2可逆,则(iii)是且(iv),则二、重点(一)计算行列式;(二)矩阵的乘法;(三)矩阵的逆;43(四)矩阵的初等变换。行列式与矩阵题型一,填空题1.设则2.若,,是3维线性无关列向量,A是3阶方阵,且,,,则
9、A
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