概要信息:
新东方在线 [www.koolearn.com ]考研数学网络课堂电子教材系列 线性代数
考研数学线性代数强化讲义(数一)
主讲:张宇
张宇:新东方在线名师,博士,全国著名考研数学辅导专家,教育部“国家精品课程建设骨
干教师”,全国畅销书《高等数学 18 讲》、《考研数学题源探析经典 1000 题》作者,高等教
育出版社《全国硕士研究生入学统一考试数学考试参考书(大纲解析)》编者之一,2007 年
斯洛文尼亚全球可持续发展大会受邀专家(发表 15 分钟主旨演讲).首创“题源教学法”,对
考研数学的知识结构和体系有全新的解读,对考研数学的命题与复习思路有极强的把握和预
测能力,让学生轻松高效夺取高分.
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目 录
第一讲 行列式 ............................................................................................................................... 1
第二讲 矩阵 ................................................................................................................................... 8
第三讲 向量组与方程组 ............................................................................................................. 17
第四讲 特征值与二次型 ............................................................................................................. 26
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1
第一讲 行列式
综述
1.行列式的定义与性质:几何法、逆序法、展开法、性质
2.行列式的计算:3、4 阶;n 阶(n>4)
消 0 化三角形、消 0 降阶、拆项、加边、范氏、数归&递推
一、行列式的三种定义与性质
1.几何法定义
重要结论:
(1)n 阶行列式由 n 个 n 维向量拼成,其结果为以这 n 个向量为邻边的 n 维图形的体积.
(2)行列式由向量组成!
(3) 0
n n
A
n 个 n 维向量线性无关;
0
n n
A
n 个 n 维向量线性相关.
(4)7 大性质(习惯上写列向量
1
2
n
a
a
a
)
1)
1
2
1 2, , ,
T
T
n
T
n
2) 1 1 1, , ,0, , , 0i i n
3) 1, , , , , , 0i i nk
4) 1 1 1, , , , , , , , , , , ,i i n i n i n
5)(互换) 1 1, , , , , , , , , , , ,i j n j i n
6)(倍乘) 1 1, , , , , , , ,i n i nk k
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2
7)(倍加)
1 1, , , , , , , , , , , ,i j n i j i nk
【例 1】设
1 2 3, , , , 均为 4 维列向量,且
1 2 3, , , 2 ,
1 2 3, , , 3 ,
则
1 2 3, , ,5 .
【例 2】任给 4 维列向量
1 2 3 4, , , ,则
1 2 2 3 3 4 4 1, , , .
【例 3】设 a ,b , c 为已知常数,
n n
A a
, 0
T
A
b
, 为 n 维列向量,则
T
A
c
.
2.逆序法定义
1 2
1 2
1 2
11 12 1
21 22 2 ( )
1 2
1 2
( 1) n
n
n
n
n j j j
j j nj
j j j
n n nn
a a a
a a a
a a a
a a a
①展开后有 n!项;②每项是取自不同行,不同列的 n 个元素的乘积;③行下标顺排后,每
项前乘以 1 2( )
( 1) nj j j
注:
1 2( )nj j j :
1 2 nj j j 的逆序数.
【例 1】展开后,
12 23 31 45 54 66a a a a a a 前添 号.
45 16 53 22 64 31a a a a a a 前添 号.
【例 2】 (1,2,3, , )n , ( , 1, ,3, 2,1)n n .
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【例 3】求
2 1 0
1 2 3
( )
2 3 2
1 1 2
x x
x
f x
x
x
的
4x 、
3x 的系数.
3.展开式法定义 ij n n
A a
①余子式 ijM
②代数余子式 ( 1)i j
ij ijA M
③展开公式
1 1 2 2
1 1 2 2
( )
( )
i i i i in in
j j j j nj nj
a A a A a A i
A
a A a A a A j
按第 行展开
按第 列展开
【例 1】 =
我 生
有
你 幸
.
【例 2】设 4
3 0 4 0
2 2 2 2
=
0 7 0 0
5 3 2 2
D
,则第 4 行各元素余子式之和为 .
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4
【例 3】设
4D 的某行元素全为 2,且
4 =3D ,则
4 4
1 1
ij
i j
A
.
二、行列式的计算
关键——研究行列式中元素的分布规律
1.3、4 阶——用好性质,出 0,展开式
【例 1】设
3 1 1
1 5 1 0
1 1 3
,求 .
2.n 阶的计算
(1)消 0 化三角形法
【例】
1 2
1 2
1 2
n
n
n
n
a x a a
a a x a
D
a a a x
【注】重要公式:
1[ ( 1) ]( )n
n
a b b b
b a b b
D a n b a bb b a b
b b b a
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(2)消 0 展开降阶法
【例】
1 2 3
2 1 2 1
3 2 1 2
1 2 1
n
n
n
D n
n n n
(3)拆项法
【例】
1 1 1
2 2 2
1 2
1 2
1 2
n
n n n
x x x n
x x x n
D
x x x n
, 2n .
(4)加边法
【例】设
1 2 0na a a ,求
1
2
1 1 1
2 2 2
n
n
a
a
D
n n n a
.
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6
(5)范德蒙行列式
1 2 3
2 2 2 2
1 2 3
1
1 1 1 1
1 2 3
1 1 1 1
( )
n
n n j i
i j n
n n n n
n
x x x x
V x x x x x x
x x x x
0 ,n i jV x x i j
【例 1】
2 2 2
b c a c a b
a b c
a b c
【例 2】设 a ,b , c ,d 互不相等,证明: 4 2 2 2 2
4 4 4 4
1 1 1 1
0
a b c d
D
a b c d
a b c d
的充要条件为
0a b c d .
(6)数学归纳法&递推法
综述:
1)第一数学归纳法:①验 n=1 成立;②设 n=k 成立;③证 n=k+1 成立.
2)第二数学归纳法:①验 n=1,2 成立;②设 n