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学风朋辈线代复习资料1
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2022-08-03
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17页
(1) 对角矩阵 (2) 数量矩阵 (3) 单位矩阵 (4) 上(下)三角形矩阵 (5) 行阶梯形矩阵 (6) 简化行阶梯形矩阵 (1) 只有同型矩阵才可相加,
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期末复习资料-线代
编写:
杨秀慧、许多、张玉山
谭九七、蒋文韬、陈朋
汇总:陈朋
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本资料版权归学风朋辈所有
1 矩阵及其运算
重点: 矩阵及分块矩阵的运算及其性质,方阵的行列式、逆矩阵、伴随矩阵及
其相关性质
难点: 分块矩阵、逆矩阵、伴随矩阵及其相关性质定理
1.1 矩阵的概念
1.1.1 矩阵的概念
定义(矩阵)p2
1.1.2 几种特殊矩阵
(1) 对角矩阵
(2) 数量矩阵
(3) 单位矩阵
(4) 上(下)三角形矩阵
(5) 行阶梯形矩阵
(6) 简化行阶梯形矩阵
注: 这些都是矩阵的基础知识,请熟记
1.2 矩阵的运算
1.2.1 矩阵的加法
定义(矩阵的加法)p7
注:
(1) 只有同型矩阵才可相加,其结果与原来矩阵同型
(2) 定义负矩阵,即类似矩阵的加法得到矩阵的减法
1.2.2 矩阵的数乘
定义(矩阵的数乘)p7
注: 矩阵的加法与数乘统称为矩阵的线性运算
- 1 -
1.2.3 矩阵的乘法
定义(矩阵的乘法)p8
注: 矩阵乘法满足结合律与分配律,但一般没有交换律和消去律,具体请翻阅
书本 p10
1.2.4 方阵的幂与多项式
定义(方阵的幂)p10
定义(方阵的多项式)p10
1.2.5 矩阵的转置
定义(矩阵的转置)p12
注: 转置在接下来的单元会用到,请熟记规律。可将矩阵的转置看成是对矩阵
的一种运算, 其满足以下规律
(1) (A
T
)
T
= A
(2) (A + B)
T
= A
T
+ B
T
(3) (λA)
T
= λA
T
(4) (A + B)
T
= B
T
A
T
定义(对称矩阵与反对称矩阵)p13
注: 由定义可得以下结论
(1) 对称矩阵和反对称矩阵都是方阵
(2) 对称矩阵的和,差仍是对称矩阵
(3) 对称矩阵的乘积不一定是对称矩阵
1.3 逆矩阵
定义(矩阵的逆)设 A 为 n 阶方阵,若存在 n 阶方阵 B,使得 AB =BA = EB,
则称矩阵 A 为可逆的. 矩阵 B 称为 A 的逆矩阵. 记为:A
−1
= B
定理 1.1(唯一性)若 A 是可逆矩阵,则 A 的逆矩阵是唯一的
注:p16 例 1.13 请熟记
定理 1.2 设 n 阶方阵 A,B 可逆,数 k = 0,则
(1) A
−1
可逆,且 (A
−1
)
−1
= A
(2) kA 可逆,且 (kA)
−1
= k
−1
A
−1
(3) AB 可逆,且 (AB)
−1
= B
−1
A
−1
(4) A
T
可逆,且 (A
T
)
−1
= (A
−1
)
T
- 2 -
1.4 分块矩阵
1.4.1 分块矩阵的概念
定义(分块矩阵)p18
1.4.2 分块矩阵的运算 p20-21
(1) 加法
(2) 数乘
(3) 转置(注: 分块矩阵不仅形式上行转置,而且每一个子块也进行转置)
(4) 乘法
定义(分块对角阵)p22
性质:
A = diag(A
1
, A
2
, . . . , A
s
), B = diag(B
1
, B
2
, . . . , B
S
). 则有
(1) AB = diag(A
1
B
1
, A
2
B
2
, . . . , A
s
B
s
),
(2) A
k
= diag(A
k
1
, A
k
2
, . . . , A
k
s
), k 为正整数
(3) A
−1
= diag(A
−1
1
, A
−1
2
, . . . , A
−1
s
).
(4) A
k
= diag(A
k
1
, A
k
2
, . . . , A
k
s
), k 为任意整数
1.5 矩阵的初等变换与初等矩阵
1.5.1 初等变换
定义(初等行变换)p25
定理 1.3 任意 m × n 矩阵 A 总可以经过有限次初等行变换化为行阶梯形矩阵.
定理 1.4 任意 m × n 行阶梯形矩阵 A 总可以经过有限次初等行变换化为简化
行阶梯形矩阵.
定义(标准型矩阵)p30
定理 1.5 任意 m × n 矩阵总可以经过初等变换化为标准形矩阵.
定义(矩阵等价)p31
注:矩阵的等价是一种关系,它具有以下性质:
(1) 反身性:A
∼
=
A 等价
(2) 对称性:若 A
∼
=
B,则 B
∼
=
A
(3) 传递性:若 A
∼
=
B,B
∼
=
C, 则 A
∼
=
C
定理 1.6 任何矩阵都有与它行等价的行阶梯形矩阵和简化行阶梯形矩阵.
- 3 -
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兰若芊薇
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