線代課件-線性代數(shù)

線性代數(shù) 線性方程 第四 線性方程組解的一般理線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元n

a21

a22as2

a2nxnasnxn

第一消元線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元例1 2x2 x2 7x2例2

3x25x3

9x

10x

2x3例3

5x3

6x2

5x3線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元出現(xiàn)式，可得如下一般形式：

x

2

(r x cx 0

dr（其中

為階梯形方程組中方程式的個(gè)數(shù)。線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元

dr1

（2）dr

0且r

xcx...cx x... x

2 x

1D 線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元（3）dr

n（1）組，將化出的階梯形方程組的每一個(gè)方程中含xr1 ,xn

x

c

c1,r1xr

2

2,r r 2 x

r r r

r1,r r

r

cr,r1xr

crn從而求得方程組的一般解：

ex（

1,r

r r

X

frer,r1xr

ernxn 線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元

k線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元

... bA

2

2...

as

bs方程組（1）

...a1n2A2

aa

as

aasna線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元定m

mn個(gè)數(shù)，排成m

A

a1na2n

...aa

am

amn兩個(gè)

矩陣A(aij)mn

時(shí)，稱矩陣A線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元將矩陣一行的

線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元a11A

s則：dr1

dr1

r

dr1

r

x5x 26x3x

（書(shū)P34例

2x3線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元

a21

a22as2

a2nxnasnxn

顯然dr1

且當(dāng)r

r

線性代 第二章線性方程 第1節(jié)Gauss消元定理齊次線性方程組（2）中，若方程個(gè)數(shù)定理

小于n定理定理

a21

a22an2

a2n ann D0第二n維向線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向一、定義維向量及其一、定義設(shè)a1a2

n個(gè)數(shù)，由這

(a1a2an

稱為n維向量，記作

a1,a2,,an 數(shù)a1a2

n

(a1,a2,...,an),

當(dāng)

bi

時(shí)，稱它們相等，記作 定義

(a1,a2,...,an),

向量之和 為a1b1,a2b2,...,

bn（2）a1a2an

k為一數(shù)，定義數(shù)k kka1ka2kan線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向（1）

)

分量均為零的n維向量(0,0,…,0)稱為n

，對(duì)于任意n維向 有

O

a1,a2,...,an

a1,a2,...,an

()

k

(k

l線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向

(并有0O若kOk

或 定義定義

維向量組成的集合記作

RnRn為n定義1,2,...,s為一個(gè)向量組，k1k2ks定義

個(gè)數(shù)

kss

1,2,...,s的一個(gè)線

k1,k2,...,

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定義向量若能夠表示成向量定義

1,2

k1k2ks

...kss可由向量組1,2

線性表出，或稱

1,2

定理定理

可由向量組1,2

1,2

為系數(shù)列向量，線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例1：一個(gè)n12

n稱為

本向量組，試證任一n維向量

a1,a2,...,an能夠由 出表達(dá)式。（書(shū)P40例例2

1,2,...,s

中任一向量i

可由這組向量線性表出。（書(shū)P40例

1is1isi線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例3

可由向量組1,2

i

1,2s可由向量組12t

量

1,2,...,

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向二、向量的相關(guān)定義 一個(gè)向量組, ,(s1)，如果存定義 ,k1k,

k11k22...

kss 就稱向量組1,2 線性相關(guān)。若向量組1,2,...,s線性相關(guān)，就稱1,2

若向量組是由一個(gè)向量組成的，由定義：一個(gè)向量線性O(shè)定義6設(shè)定義6

...kss

存在不全為零的k1k2

1,2

只有

...

0時(shí)（1）1,2

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定理s個(gè)定理

ia1i,a2i,...,ani

1,2

axax...ax

a21an1

a22an2

a2sxsans

推論推論

1,2

推論任意s個(gè)n維向量，當(dāng)s>n時(shí)，都是線性相關(guān)推論特別的n1個(gè)

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向推論n推論

(a11,a21,...,an1 ,n

(a1n,a2n,...,ann

an

a2 推論推論為n

在n

Rn線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向推論推論12

a11,a21,...,an1(a12,a22,...,an2s

(a1s,a2s,...,ans

r個(gè)分'

,

nr,12 2

,

nr,2's

,a2

nr,s線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例4

1,2

1

22,

也線性無(wú)關(guān) （書(shū)P44例線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定理向量組1,,s定理

推論向量組1,,推論

推論推論線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例 若一個(gè)向量組中包含零向量，則這個(gè)向量組線性相關(guān)線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向 中向量線性相關(guān)性的幾何意義1,2線性相關(guān)兩個(gè)三維向1,2線性無(wú)

11

三個(gè)三維向1,2三個(gè)三維向量1,2

線性相關(guān)1,2,3線性無(wú)關(guān)1,2,3定理41,2,,s

線性無(wú)關(guān)，而1,2,,s

關(guān)，則可由1,2,,s

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定義定義

1,,s

量1,1,t

1,,s

若向量組1,,s可由1,t線性表出，而向量組1,t又可由1,,s

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定理定理

1,,s

1,

s

，則1,,s

推論推論

1,,s

1,,

1,,s線性無(wú)關(guān)

s 推論推論線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向三、向量組的定義定義ii111

iri

為向量組1,,s

1,,s中任一向量都可表為

iri

對(duì)于

1,,s

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向關(guān)于極大線性無(wú)關(guān)組有如下結(jié)論線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向定義定義3）若向量組1,,sr1,,s

與向量組1,r1,,t

若向量組1,,sr1,,s

r1,,t

1,,

線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例 若一個(gè)向量組的秩為

r個(gè),s ,s

, ,可由向量組

,（C）

rsrsrsr

（2003年考研數(shù)學(xué)一試題，4分線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向四、n維向量空間Rn的維數(shù)、基底在n維向量空間Rn中，線性無(wú)關(guān)向量的最大個(gè)數(shù)為n任意n1個(gè)

最大個(gè)數(shù)稱為該線性空間的維數(shù)。因而我們稱Rn的維數(shù)為而Rn中任意n個(gè)線性無(wú)關(guān)的向量（按一定次序排列）為Rn一組基底，簡(jiǎn)稱基設(shè)n維向 線性無(wú)關(guān)，則它為

，由于e1e2,

必線性相關(guān)，則一定能 線性表出，且表達(dá)式唯一，即

kn

稱為向量在 的坐標(biāo)向量，T稱坐標(biāo)T線性代 第二章線性方程 第2節(jié)n維向例 在R3中設(shè)

001,

011,

11

為R3的一組基，并求（31-4）的坐標(biāo)。（書(shū)P50例例 在Rn1）求2）求（書(shū)P50例

an在 的坐標(biāo)an在 的坐標(biāo)第三矩陣的線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的一、矩陣秩的概

a1nm

矩陣A aa

am

amn中任選

行、

列，位于這些行列交點(diǎn)處的k2原來(lái)的次序構(gòu)成一個(gè)k階行列式，稱之為矩陣A的k子式（或稱k階子行列式），kminmn定義1若矩陣

r1階子式（如果有的話）ArrArA

m

矩陣，則rA

minmn線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的例 試求下列矩陣的 0 1 21 21123 A 202 3003線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的二、矩陣秩的計(jì)

a1n

0 a2

0i

,rA 0 arn0 0A有一個(gè)

階子式Dr

A所有的r1

階子式均為0，故rA 線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的定理定理23111例 設(shè)矩

A

6 0391 203 3求：Ar(

。（書(shū)P54線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的三、矩陣的秩與向量組秩的關(guān)一個(gè)sn

A

a1naa

as

asnn元有序數(shù)組，它可視為n

a1n

as

asn，

1,2,,s

為矩陣A的行向量組

a11

a1n

aa

,,

a a s1

sn稱1,2,,n為矩陣A的列向量組線性代 第二章線性方程 第3節(jié)矩陣的定理定理推論推論推論將矩陣推論

B

A的列向量

B的列向量組對(duì)應(yīng)的部分組有相同的 組。=(-1402),=(5130),=(324=(-29-54),=(17-1（書(shū)P55第四線性方程組解的一般理線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般理一、線性方程組定理定理與增廣矩陣A秩相同（即r

r ）

A

a2

2b2 b s s的列向量組設(shè)為1,2,,n,

xx x 定理向量1定理

r1,2,,n

r1,2,,n,線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般理由矩陣秩的定義可 消元法，將線性方程組化階梯形方程組，左邊不為零的方程個(gè)數(shù)

矩陣A的秩，即

rA。而dr1

即rA 消元法的結(jié)論可寫為1、n元線性方程組（1）無(wú)解

r 2、n元線性方程組（1）解唯一

rA 3、n元線性方程組（1）有無(wú)窮多組

rA 特別地對(duì)于齊次方程組有如下結(jié)論（A為系數(shù)矩陣1、n元齊次線性方程組只有全零解

r 2、n元齊次線性方程組有非零

r 線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般理二、線性方程組解的性

as2

a1nxnasnxn

線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般理性質(zhì)設(shè)X性質(zhì)

x1,x1,,x1

及X

x2,x2,,x2

kX1

X

x1

x2,,

x1

x2 性質(zhì)X性質(zhì)

x1,x1,,x1T,X2x2,x2,,x2

X

X2

性質(zhì) X性質(zhì)

x1,x1,,x1

X

x0x0,x0T為導(dǎo)出組(2)的解，則X1

X0 線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般理例 設(shè)X1

X2,

為線性方程組（1）問(wèn)：1、導(dǎo)出組（2）2

X2,

2X3

3X2,

是方程組（111組（2）線性代 第二章線性方程 第4節(jié)線性方程組解的一般