1. 程式人生 > >線性代數一(基本概念)

線性代數一(基本概念)

一、線性代數基本知識:

1、線性:

                數乘運算與加法運算 呈現 線性。

2、

二、向量:

1、向量的表示方法:

       其中的 i、j、k是座標軸方向的單位向量。

2、向量的模:

用座標計算的方法:

3、向量的運算:

(1)向量的加法減法:

                         

(2)向量的數乘:

                                   拉格朗日乘數法的 基礎 公式。

(3)向量的數量積(點積、內積):

(4)向量的的向量積(外積、叉積):

(5)正交向量:

三、矩陣基本知識:

  •             理解:矩陣是一個向量組,由許多 行向量 和 縱向量 組成。
  •                        矩陣方程求解 用增廣矩陣初等變換化為 E 。齊次/非齊次方程組 的解用 初等變化 化為 行最簡階梯型。   
  •                        初步認為由多元一次方程組的係數組成(區別於矩陣初等變換求解矩陣方程)。矩陣是一種線性變換,可以將一些向量轉化為另一種向量。

2、矩陣的直觀感受:

3、矩陣與向量:

               理解:A(m*n)每一行 或者 每一列 都屬於 向量。  

四、矩陣的分類:

1、相等矩陣:

①矩陣的形狀相同(行數的列數)

②對應元素相同。

2、同形矩陣:

矩陣的形狀相同。

3、方陣:

                  只有方陣才具有對角線。

                  矩陣A中 m = n,稱之為方陣。

4、負矩陣、上三角矩陣、下三角矩陣:

5、對角矩陣:是方陣

     1、對角矩陣的展示:可以用 上尖角 符號表示,如下:

      2、對角矩陣的跡:   trA

7、單位矩陣:常常用 E或I 來表示。它是一個方陣。

              特性:A * E = A (A的列 = E 的行數)任何    矩陣 * 單位矩陣都是它本身。

8、零矩陣:

                        記號用 0  來表示。

9、對稱矩陣:方陣

              注意:對稱矩陣一定是方陣(只有方陣才有對角線)。

五、矩陣的運算:

1、矩陣的加減:

              前提:兩個矩陣必須是同形矩陣。

              矩陣加減具有交換律,矩陣矩陣相乘沒有交換律。

      計算結果:元素級運算。

2、矩陣的數乘:

            計算結果:元素級運算。這裡要區別與行列式的數乘。

3、矩陣與向量的乘法:

              前提:矩陣的列數等於向量的行數。

              計算方式:左行 * 右列 對應元素乘積的和。

4、矩陣與矩陣的乘法:

                得到的新矩陣由  左行右列  決定 行與列。即:(m*n)* (n*s)  >>>> (m*s)

  • 注意:矩陣與矩陣的乘法中沒有交換律:           AB  != BA(A B 互逆除外 )
  • 當A逆矩陣存在時時:AC = AD  >>>>>  C = D  原因:並不是消去律,而是兩邊同時 乘上 A的逆矩陣化簡。 

5、矩陣的轉置:

                   理解:對角線翻轉。

                   轉置的性質:

六、行列式基本知識:

1、行列式的特性:

             理解:矩陣的一種運算方式。

            ①行列式一定是個方陣。

2、行列式的計算方法:

             定義:所有不同行不同列的元素組合乘積的和。

(1)通過行列式的定義去計算:對角法則。

               ①逆序數的概念:t 

                          

(2)利用行列式的性質將行列式轉化為上三角行列式:

               轉化時:從下到下,從左向右。

        ①行列式的性質 :

             性質一:

                性質二:行列式的數乘一定要區別於矩陣的數乘)

               性質三:行列式如果某一行或某一列與另一行或者另一列存在倍數或者相同,行列式的數值為零。

               性質四:行列式之間的加法:

                          前提:①兩個行列式形狀相同。

                                     ②兩個行列式僅有一行或一列的元素不相同。

                          結果:相同元素覆蓋照抄,不同的行的元素對應相加。

               性質五:

 (3)根據某行或者某列的代數餘子式展開:     

3、行列式餘子式和代數餘子式:

4、伴隨矩陣:

                                    表示式結論:    A 是一個 n階 方陣。E 單位矩陣。該結果是一個對角矩陣,對角線的元素都是  | A | 的 值。

 5、方陣的逆:只有方陣才有逆。

        1、可逆矩陣的定義:

  • 理解:可逆方陣               <<<   >>>      可以初等變換為  E   即: AB  = BA  = E 
  •            可逆方陣               <<<   >>>        |  A  |   !=   0

        2、方陣可逆的充要條件: 兩個條件等價。

                              ①

                              ② 矩陣行列式的值 | A | !=  0 。

 

         3、可逆方陣的性質:

       4、n階方陣逆矩陣的計算:

                第一種方法:

              ②第二種方法:

                          利用A 與 E 的增廣矩陣 的初等變換 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>..     求解出 A的逆矩陣。 

七、矩陣的初等變換:                 

  • 注意:矩陣換行與行列式換行不同(行列式的換行值的符號會發生變化)
  • 矩陣的  初等列變換 與  初等行變換  統稱為初等變換。​​​​
  • 可以通過  初等行變換  轉化為  E  的方陣為可逆方陣,否則為奇異矩陣。

       矩陣初等變換的理解:線性方程組加減消元。

 1、增廣矩陣:

               記做: B = (A,b)

2、初等變換的性質:

2、矩陣初等變換的分類:

(1、普通的行階梯矩陣:

(2、行最簡形矩陣:

       

 

 

(3、標準形矩陣:

特性:

   

3、初等變換的定理:

                其中: PA = B 是初等變化的  代數 表達形式。P是某個可逆方陣。

           方陣可逆的充要條件: 

4、初等變換的應用:

(1)利用初等行變換求解逆矩陣:

例:求解A 的逆矩陣:

思路:將A 與 E 建立 增廣矩陣 B , B= (A,E) >>>>>  通過初等行變換 >>>>>>  (E,P)  P 就是A的 可逆矩陣:P * A = E。 

(2)利用初等行變換求解方程組的解:

思路:類似上述求解逆矩陣的方法:     

解法:增廣矩陣:

                                    https://blog.csdn.net/qq_16555103/article/details/84864555