《矩阵与变换》PPT课件

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1、矩阵与变换高中数学选修４－２江苏教育学院数学系章飞Zhangfei@xsj21.com1主要内容与意义2具体内容解析3教学建议1主要内容与意义（为什么）内容：通过几何变换讨论二阶方阵的乘法及性质、矩阵的逆和矩阵的特征向量，并以变换和影射的观点理解解现行方程组的意义，初步展示矩阵应用的广泛性。意义：主要立足于几何（为什么下放矩阵）；通过几何变换讨论二阶矩阵（具体）、理解矩阵；为高等数学打基础。2具体内容解析（学什么）1．引入二阶矩阵2．二阶矩阵与平面向量（列向量）的乘法、平面图形的变换3．变换的复合——二阶方阵的乘法4．逆矩阵与二阶行列式5．二阶矩阵与二元一次方程组6

2、．变换的不变量7．矩阵的应用8．完成一个学习总结报告。2.1引入二阶矩阵2.2二阶矩阵与平面向量（列向量）的乘法、平面图形的变换（1）以映射和变换的观点认识矩阵与向量乘法的意义。矩阵与向量乘法：映射的观点：变换的观点=矩阵---几何变换的代数表示几何代数化----向量平面几何变换:二阶矩阵乘向量矩阵-----一个几何变换(将原点对应到原点的)（2）证明矩阵变换把平面上的直线变成直线，即证明A(λ1α+λ2β)=λ1Aα+λ2Aβ。（3）通过大量具体的矩阵对平面上给定图形（如正方形）的变换，认识到矩阵可表示如下的线性变换：恒等、反射、伸压、旋转、切变、投影。伸压变换1

3、/20011001/2反射变换-1001100-1切变变换10211101旋转变换0-11001-10投影变换100000112.3变换的复合——二阶方阵的乘法（1）通过变换的实例，了解矩阵与矩阵的乘法的意义。1/20010-110的变换过程(先旋转后压缩):（2）通过具体的几何图形变换，说明矩阵乘法不满足交换律。1/20010-1100-1101/2001的变换过程(先旋转后压缩):的变换过程(先压缩后旋转):（3）验证二阶方阵乘法满足结合律。（4）通过具体的几何图形变换，说明乘法不满足消去律。2.4．逆矩阵与二阶行列式（1）通过具体图形变换，理解逆矩阵的意义；通

4、过具体的投影变换，说明逆矩阵可能不存在。逆变换与逆矩阵伸压变换之逆为伸压变换1/2001200120011/2001逆变换与逆矩阵反射变换之逆为反射变换压伸变换之逆为压伸变换旋转变换之逆为旋转变换切边变换之逆为切变变换-1001-1001（2）会证明逆矩阵的唯一性和(AB)-1=B-1A-1等简单性质，并了解其在变换中的意义。两矩阵之积之逆的几何意义先旋转再压缩先拉伸后旋转0-1101001/2100201-10（3）了解二阶行列式的定义，会用二阶行列式求逆矩阵。2.5二阶矩阵与二元一次方程组（1）能用变换与映射的观点认识解方程组的意义。线性方程组的矩阵形式求解线性

5、方程组即为：求一个向量，它由已知变换变为一个已知向量。2-113Xy1-2=（2）会用系数矩阵的逆矩阵解方程组。（3）会通过具体的系数矩阵，从几何上说明方程组解的存在性，唯一性。2.6变换的不变量（1）掌握矩阵特征值与特征向量的定义，能从几何变换上说明特征向量的意义。矩阵的特征向量是在变换下“基本”不变的量特征值与特征向量的意义矩阵特征根1的特征向量为，特征根-1的特征向量为100-1x00yxy100-1=1x0+（-1）0y矩阵只改变其特征向量的长度不改变其方向（2）会求二阶方阵的特征值与特征向量（只要求特征值是两个不同实数的情形）。2.7矩阵的应用（1）利

6、用矩阵A的特征值、特征向量给出Anα简单的表示，并能用它来解决一个实际问题。（2）初步了解三阶或高阶矩阵。（3）了解矩阵的应用。2.8完成一个学习总结报告报告应包括三方面的内容：（1）知识的总结。对本专题的整体思路、结构和内容的理解，对数学变换思想的认识。（2）拓展。通过查阅资料、调查研究、访问求教、独立思考，对矩阵变换及其应用做进一步探讨。（3）对本专题学习的感受、体会。3教学建议（如何教学）1定位：与大学教学相区别：大学:代数的运算对象,主要研究运算性质;线性方程组与线性空间的表示方法.课程标准:通过几何变换对几何图形的作用体会矩阵的几何作用,从直观上认识矩阵的

7、意义.2序3建议：突出矩阵的几何意义，从直观到抽象（矩阵、矩阵运算及其性质、矩阵的特征值与特征向量）概念建构的合理性和必要性（矩阵运算）从具体到一般（具体例子入手）用实例展示矩阵应用广泛性运用信息技术谢谢大家，加强联系与合作！+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(ZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H