v=[12],w=[34]3v=[36]v+w=[46]
∣v⋅w∣向量v⋅w构成的一个平行四边形面积∣∣v+w∣∣三角形两边≤∣∣v∣∣⋅∣∣w∣∣≤∣∣v∣∣⋅∣∣w∣∣所构成的矩形面积≤∣∣v∣∣+∣∣w∣∣之和大于第三边
向量空间(列空间)
线性无关
v=012,w=−134,z=0−36
三个平面方便观察各向量的线性无关性

线性相关
v=116,w=240,z=356


线性方程组
齐次线性方程组
齐次线性方程组个方程结果为零
⎩⎨⎧x1+2x2+3x3=02x1+x2+4x3=0x1+3x2+2x3=0
齐次线性方程组⎩⎨⎧只有零解存在非零解
例1(只有零解)
⎩⎨⎧x1+2x2+3x34x2+5x3x3=0=0=0⇒100240351
矩阵非零行数等于未知数个数,则该线性方程组只有零解
例2(存在非零解)
⎩⎨⎧x1+2x2+3x34x2+5x30=0=0=0x=−21x3−45x3x3(为何等于X3?)⇒100240350⇓⇒x=x3−21−451
X3可以取任意值
非齐次线性方程组(每个方程组不全为零解)
⎩⎨⎧x1+2x2+3x3x1+3x2+4x3x1+4x2+5x3=5=6=7
增广矩阵无穷解的通解
111234345567增广矩阵(A∣b)100210310510⇒⎩⎨⎧x1+2x2+3x3x2+x30=5=1=0⇒⎩⎨⎧x1x2x3=3−x3=1−x3=x3x1,x2,x3均是x3的因变量⇒x=3−x31−x3x3=310+x3−1−11r(A∣b)=r(A)=2<3(未知数个数),方程组有无穷解⎩⎨⎧x1+2x2+3x3+x4=3x1−4x2−x3−x4=12x1+x2+4x3+x4=5x1−x2+x3=2⇒11212−41−13−1411−1103152⇒10002300320011003100⇒{x1+2x2+3x3+x4=33x2+2x3+x4=1generalequation(orthogonality)x=k152−30+k21103+373100(specialsolution(thevariablevaluesoffreeismadezero))
r(A∣b)=r(A)=3=3(未知数个数),方程组有唯一解
r(A∣b)=r(A),方程组有无解
矩阵乘法
可视为向量的复合映射
y=f(u),u=g(x),f和g均是线性映射
A=[1324]⋅[x1x2]=[u1u2](g(x))
B=[5768]⋅[u1u2]=[910](f(u))
B⋅A=[5768]⋅[1324]⋅[x1x2]=[910](f∘g)
逆矩阵
- 方阵才有逆矩阵
- 方阵的秩等于其行数(或列数),才可求逆矩阵
- 一个矩阵和其逆矩阵是可以交换的(A⋅A−1=A−1⋅A=E)
假设有矩阵A=121344569,那么则有A⋅A−1=E
100010001
求逆矩阵
同步进行矩阵A若干次初等变换E,矩阵E若干次初等变换A−1,即
A∣E=121344569100010001若干次初等变换E∣A−1100010001−33−147−14121−121
类似的,例如数值a=3,a−1=313∣1同乘311∣31a⋅a−1=1
行列式
可以看成矩阵的一个属性,他是一个数值,表示的是矩阵在某维度的比例映射系数
147258369147258369
该行列式值为1×5×9+2×6×7+3×4×8−3×5×7−1×6×8−2×4×9=−2
A100250369⇒1×5×9+2×6×0+3×0×0−3×5×0−1×6×0+2×0×9=45
B123056009⇒1×5×9+2×6×0+3×0×0−3×5×0−1×6×0+2×0×9=45
上三角和下三角行列式都等于主对角线之积,A=(B)T
初等行列变换会对行列式的值产生影响,矩阵只是一个数值阵列,而行列式是一个数值
1324=AA行变换3142=2A列变换2413=2
初等行列变换(一次行变换或一次列变换会改变行列式的值,−1n ,n为变换次数)
1324=AA×51×532×54=−10
数乘
1324=AA−2×Ai1+Ai2130−2=−2A−2×A1j+A2j1120=−2
倍加
行列式的初等行变换或列变换只能与相邻的行或列进行交换
在上三角行列式中A=100250369⇒1×5×9=45,其中5×9是行列式5069的值
设aij是行列式中第i行,第j列
行列式的降价
设行列式D=151382474D1j−D3j150381470初等行列变换×3(−1)3138015047=(−1)3×1×1547=13
行列式的降价定理
设aij是行列式D第i行,第j列的元素,Mij是其余子式,对应的代数余子式是Aij=(−1)i+j⋅Mij,如果第i行或第j列除aij以外的元素都为0,那么原行列式值D=aij⋅Aij⇔aij⋅(−1)i+j⋅Mij
因为元素aij到行列式的左上角需垂直移动(i−1)次,水平移动(j−1)次,总共移动i+j−2次,则D=(−1)i+j−2⋅aij⋅Mij,(−1)i+j−2=(−1)i+j,所以D=(−1)i+j⋅aij⋅Mij
例:D=150381470=(−1)3+2⋅1⋅1547=13
行列式的含义