矩阵分析考试重点.ppt

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1、第一章线性空间和线性变换主要掌握以下内容:1、能给出常见线性空间的基;会求一个向量在给定基下的坐标;会求两组基的过渡矩阵1例1实数域上的线性空间的一组基例2实数域上的线性空间中的一组基例3实数域上的线性空间中的一组基2习题1-5345和子空间2、会求两个子空间的交空间、和空间的基与维数定理:设则:6习题1-7783、能给出线性映射(线性变换)在给定基下的矩阵表示;会求线性映射的值域空间及核空间的基与维数910111213141516174、会计算线性变换的特征值与特征向量是的特征值是的特征值18第二章矩阵与矩阵的Jordan标准形主要掌握以下内

2、容:1、会求矩阵的Smith标准形:(1)初等变换法(2)行列式因子法(3)初等因子法2、会求矩阵的行列式因子、不变因子、初等因子3、会求数字矩阵A的Jordan标准形J及其变换矩阵P:(1)初等变换法(2)矩阵秩的方法4、掌握证明两个矩阵相似的方法:(1)有相同的行列式因子(2)有相同的不变因子(3)有相同的初等因子5、会用Jordan标准形求矩阵的幂192-2设,证明:阶矩阵与相似。20证明:计算A的行列式因子。显然下面看阶行列式因子。有一个阶子式要注意,即21容易计算出从而同理可计算出B的行列式因子及不变因子也是所以A与B相似。222-3

3、设证明阶矩阵与不相似。2324正整数使得,证明:与对角矩阵相似且主对角线上的元素均为次单位根。证明:设的Jordan标准形为2-5设为数域上的阶方阵且存在25即有可逆矩阵使得由于,所以有从而有26因此,只有当为一阶矩阵时上面的矩阵等式才成立,这样有,这表明为对角矩阵,所以与对角矩阵相似。27282-6设为数域上的阶方阵且满足,证明:与对角矩阵相似。即有可逆矩阵使得由于,所以有证明:设的Jordan标准形为29从而即30因此,只有当为一阶矩阵时上面的矩阵等式才成立且,所以有这说明为一个对角矩阵且主对角线上的元素只能为1或0,适当地调换主对角线上的

4、元素次序可以得到方阵此矩阵仍然与相似。31作业2-9试写出Jordan标准形均为的两个矩阵。32解答:这里为任意的非零数。33第三章内积空间,正规矩阵与Hermite矩阵主要掌握以下内容:1、会用欧氏空间、酉空间的定义去证明;2、掌握内积、长度、夹角、正交的定义及性质;3、掌握标准正交基的定义及Schmidt正交化方法;4、掌握以下矩阵的定义、性质、结构定理:酉矩阵、实正交矩阵、Hermite与反Hermite矩阵、实对称与反对称矩阵正规矩阵、正定与半正定矩阵5、掌握以下线性变换的定义、性质及与相应矩阵的关系:酉变换、正交变换、Hermite变

5、换、对称与反对称变换、正规变换、正定二次齐次343-17设是一个正定的H-阵,是一个反H-阵,证明:与的特征值实部为零.证明:设为矩阵的任意一个特征值,那么有.由于是一个正定H-阵,所以存在可逆矩阵使得将其代入上面的特征多项式有35这说明也是矩阵的特征值.另一方面注意矩阵为H-反阵,从而实部为零.同样可以证明另一问.36习题3-19设是一个半正定的H-阵且证明:证明:设为的全部特征值,由于是半正定的,所以所有的.而且由于,一定存在某个特征值大于0,于是有37习题3-20设是一个半正定的H-阵且是一个正定的H-阵,证明:证明:由于是一个正定的H-

6、阵,所以存在可逆矩阵使得这样有38注意矩阵仍然是一个半正定的H-阵,有上面的例题可知从而393-21设是一个正定的H-阵,且又是酉矩阵,则证明:由于是一个正定H-阵,所以必存在酉矩阵使得40由于又是酉矩阵,所以这样必有,从而413-22证明:(1)半正定H-矩阵之和仍然是半正定的;(2)半正定H-矩阵与正定H-阵之和是正定的;证明:设都是半正定H-阵,那么二者之和仍然是一个H-阵,其对应的Hermite二次型为其中42由于都是半正定H-矩阵,所以对于任意一组不全为零的复数我们有这说明为一个半正定H-阵。类似地,可以证明另外一问。43习题3-23

7、设是一个正定的H-阵,是一个反H-阵,证明:是可逆矩阵.证明:由于是一个正定H-阵,所以存在可逆矩阵使得这表明是可逆的.于是另一方面注意矩阵仍然为正定H-阵,而矩阵为H-反阵,由上面的例题结论可知44矩阵的特征值实部为零,那么矩阵的特征值中不可能有零,从而即所以可逆4546

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