线性代数基本性质定理zhongkai

1线性代数基本性质、定理、公式，解法，计算(),nTArAnAAAxxAxAAxAAAE可逆的列（行）向量线性无关的特征值全不为0只有零解，0总有唯一解是正定矩阵R12,siAppppnBABEABE是初等阵存在阶矩阵使得或○注：全体n维实向量构成的集合nR叫做n维向量空间.()ArAnAAAAxA不可逆0的列（行）向量线性相关0是的特征值有非零解,其基础解系即为关于0的特征向量具有向量组等价矩阵等价()反身性、对称性、传递性矩阵相似()矩阵合同()√行列式的计算：①行列式按行（列）展开定理：行列式等于它的任一行（列）的各元素与其对应的代数余子式的乘积之和.推论：行列式某一行（列）的元素与另一行（列）的对应元素的代数余子式乘积之和等于零.②若AB与都是方阵（不必同阶）,则==()mnAOAAOABOBOBBOAAABBOBO1（拉普拉斯展开式）③上三角、下三角、主对角行列式等于主对角线上元素的乘积.2⑤范德蒙德行列式：1222212111112nijnjinnnnnxxxxxxxxxxx111矩阵的定义由mn个数排成的m行n列的表111212122212nnmmmnaaaaaaAaaa称为mn矩阵.记作：ijmnAa或mnA伴随矩阵1121112222*12nTnijnnnnAAAAAAAAAAA，ijA为A中各个元素的代数余子式.√逆矩阵的求法:①1AAA○注：1abdbcdcaadbc1主换位副变号②1()()AEEA初等行变换③1231111213aaaaaa3211111213aaaaaa√方阵的幂的性质：mnmnAAA()()mnmnAA即：1112111212222212nnnnmnnmaaacaaacaaac11112212121122222211222nnmmmnmaaacaaacaaac√用对角矩阵左乘一个矩阵,相当于用的对角线上的各元素依次乘此矩阵的行向量；用对角矩阵右乘一个矩阵,相当于用的对角线上的各元素依次乘此矩阵的列向量.3√两个同阶对角矩阵相乘只用把对角线上的对应元素相乘.√分块矩阵的转置矩阵：TTTTTABACCDBD分块矩阵的逆矩阵：111AABB111ABBA1111ACAACBOBOB1111AOAOCBBCAB分块对角阵相乘：11112222,ABABAB11112222ABABAB,1122nnnAAA分块对角阵的伴随矩阵：***ABABAB*(1)(1)mnmnAABBBA√矩阵方程的解法(0A)：设法化成AXBXAB(I)或(II)ABEX初等行变换(I)的解法：构造()()TTTTAXBXX(II)的解法：将等式两边转置化为，用(I)的方法求出，再转置得√初等矩阵的性质：①矩阵的行初等变换不改变矩阵的秩,且不改变列向量间的线性关系；矩阵的列初等变换不改变矩阵的秩,且不改变行向量间的线性关系.即：矩阵的初等变换不改变矩阵的秩.√矩阵的初等变换和初等矩阵的关系：对A施行一次初等○行变换得到的矩阵,等于用相应的初等矩阵○左乘A；对A施行一次初等○列变换得到的矩阵,等于用相应的初等矩阵○右乘A.②零向量是任何向量的线性组合,零向量与任何同维实向量正交.③单个零向量线性相关；单个非零向量线性无关.④部分相关,整体必相关；整体无关,部分必无关.（向量个数变动）4⑤原向量组无关,接长向量组无关；接长向量组相关,原向量组相关.（向量维数变动）⑥两个向量线性相关对应元素成比例；两两正交的非零向量组线性无关114p教材.⑦向量组12,,,n中任一向量i(1≤i≤)n都是此向量组的线性组合.⑧向量组12,,,n线性相关向量组中至少有一个向量可由其余n1个向量线性表示.向量组12,,,n线性无关向量组中每一个向量i都不能由其余n1个向量线性表示.⑨m维列向量组12,,,n线性相关()rAn；m维列向量组12,,,n线性无关()rAn.⑩若12,,,n线性无关，而12,,,,n线性相关,则可由12,,,n线性表示,且表示法唯一.⑪矩阵的行向量组的秩列向量组的秩矩阵的秩.行阶梯形矩阵的秩等于它的非零行的个数.向量组的秩向量组12,,,n的极大无关组所含向量的个数，称为这个向量组的秩.记作12(,,,)nr矩阵等价A经过有限次初等变换化为B.记作：AB向量组等价12,,,n和12,,,n可以相互线性表示.记作：1212,,,,,,nn⑫矩阵A与B等价PAQB，,PQ可逆()(),,,rArBABAB为同型矩阵作为向量组等价,即：秩相等的向量组不一定等价.矩阵A与B作为向量组等价1212(,,,)(,,,)nnrr1212(,,,,,,)nnr矩阵A与B等价.⑬向量组12,,,s可由向量组12,,,n线性表示AXB有解12(,,,)=nr1212(,,,,,,)nsr12(,,,)sr≤12(,,,)nr.⑭向量组12,,,s可由向量组12,,,n线性表示,且sn，则12,,,s线性相关.向量组12,,,s线性无关,且可由12,,,n线性表示,则s≤n.⑮向量组12,,,s可由向量组12,,,n线性表示,且12(,,,)sr12(,,,)nr,则两向量组等价；5⑯任一向量组和它的极大无关组等价.向量组的任意两个极大无关组等价.⑰向量组的极大无关组不唯一，但极大无关组所含向量个数唯一确定.⑱若两个线性无关的向量组等价,则它们包含的向量个数相等.⑲设A是mn矩阵,若()rAm，A的行向量线性无关；若()rAn，A的列向量线性无关,即：12,,,n线性无关.√矩阵的秩的性质：①()AOrA若≥1()0AOrA若0≤()mnrA≤min(,)mn②()()()TTrArArAA③()()rkArAk若0④()(),,()0mnnsrArBnABrABBAx若若0的列向量全部是的解⑤()rAB≤min(),()rArB⑥()()()()ArABrBBrABrA若可逆若可逆即：可逆矩阵不影响矩阵的秩.⑦若()()()mnAxrABrBrAnABOBOAABACBC只有零解在矩阵乘法中有左消去律；若()()()nsrABrBrBnB在矩阵乘法中有右消去律.⑧()rrEOEOrArAAOOOO若与唯一的等价，称为矩阵的等价标准型.⑨()rAB≤()()rArBmax(),()rArB≤(,)rAB≤()()rArB⑩()()AOOArrArBOBBO()()ACrrArBOB6○注：AxAx有无穷多解其导出组有非零解有唯一解其导出组只有零解线性方程组的矩阵式Ax向量式1122nnxxx1112111212222212,,nnmmmnnmaaaxbaaaxbAxaaaxb12,,2,,jjjmjjn11212(,,,)nnxxx矩阵转置的性质：()TTAA()TTTABBA()TTkAkATAA()TTTABAB11()()TTAA矩阵可逆的性质：11()AA111()ABBA111()kAkA11AA111()ABAB11()()kkkAAA伴随矩阵的性质：2()nAAA()ABBA1()nkAkA1nAA***()ABAB11()()AAAA7()()1()10()1nrAnrArAnrAn若若若ABABAAAAAEnkAkAkkAAABAB8线性方程组解的性质：1212121211221212(1),,(2),,(3),,,,,,,,(4),,(5),,(6kkkkAxAxkkAxkAxAxAxAxAx是的解也是它的解是的解对任意也是它的解齐次方程组是的解对任意个常数也是它的解是的解是其导出组的解是的解是的两个解是其导出组的解211212112212112212),(7),,,,100kkkkkkkAxAxAxAxAx是的解则也是它的解是其导出组的解是的解则也是的解是的解√设A为mn矩阵,若()rAm()()rArAAx一定有解，当mn时,一定不是唯一解方程个数未知数的个数向量维数向量个数,则该向量组线性相关.m是()()rArA和的上限.√判断12,,,s是Ax的基础解系的条件：①12,,,s线性无关；②12,,,s都是Ax的解；③()snrA每个解向量中自由未知量的个数.√一个齐次线性方程组的基础解系不唯一.√若是Ax的一个解，1,,,s是Ax的一个解1,,,,s线性无关√Ax与Bx同解（,AB列向量个数相同）,则：①它们的极大无关组相对应,从而秩相等；②它们对应的部分组有一样的线性相关性；③它们有相同的内在线性关系.√两个齐次线性线性方程组Ax与Bx同解()()ArrArBB.√两个非齐次线性方程组Ax与Bx都有解，并且同解()()ArrArBB.9√矩阵mnA与lnB的行向量组等价齐次方程组Ax与Bx同解PAB（左乘可逆矩阵P）；101p教材矩阵mnA与lnB的列向量组等价AQB（右乘可逆矩阵Q）.√关于公共解的三中处理办法：①把(I)与(II)联立起来求解；②通过(I)与(II)各自的通解，找出公共解；当(I)与(II)都是齐次线性方程组时，设123,,是(I)的基础解系,45,是(II)的基础解系，则(I)与(II)有公共解基础解系个数少的通解可由另一个方程组的基础解系线性表示.即：1231231425(,,)(,,)rrcc当(I)与(II)都是非齐次线性方程组时，设11122cc是(