2023年线性代数考研重点复习一

发布 2022-06-12 04:40:28 阅读 5900

【题型一】数值型行列式的计算。

例1】设多项式。

则的根得个数为是( )

a)1 (b)2 (c)3 (d)4

详解】利用行列式性质,计算出行列式是几次多项式,即可作出判别。

若均为阶方阵,则)

故有两个根,故应选(b).

例2】四阶行列式的值等于。

a) (b)

c)(d)解析】可直接展开计算,所以选(d).

例3】计算行列式的值为。

详解】:利用爪尖把某一行(列)化尽可能多的零。

题型二】 抽象型行列式的计算。

例4】设三阶方阵满足,其中为三阶单位矩阵,若,则。

分析】 先化简分解出矩阵,再计算行列式或者将已知等式变形成含有因子的矩阵乘积形式,而其余因子的行列式都可以求出即可.

详解】方法1:由,知,即,易知矩阵可逆,于是有

再两边取行列式,得 ,因为, 所以 .

方法2:由,得。

等式两端取行列式且利用矩阵乘积的行列式=行列式的乘积,得。

约去,得 .

例5】设矩阵,矩阵满足,其中为的伴随矩阵,是单位矩阵,则。

详解】方法1:已知等式两边同时右乘,得,

由伴随矩阵的运算规律:,有,而。

于是有,移项、合并有,再两边取行列式,由方阵乘积的行列式的性质:矩阵乘积的行列式等于矩阵行列式的积,有

而 故所求行列式为。

方法2:由题设条件,得

由方阵乘积行的列式的性质:矩阵乘积的行列式等于矩阵行列式的积,故两边取行列式,有

其中; 由伴随矩阵行列式的公式:若是阶矩阵,则。

所以, =9 ; 又 =1.

故。例6】设均为3维列向量,记矩阵,如果,那么 .

详解】方法1:因为,故 =,记,两边取行列式,于是有。

方法2:利用行列式性质(在行列式中,把某行的各元素分别乘以非零常数加到另一行的对应元素上,行列式的值不变;从某一行或列中提取某一公因子行列式值不变)

又因为,故。

例7】(10,2,3)设为3阶矩阵,且,则=.

答案:3详解:由于,所以。

因为,所以,因此。

例8】(08,3) 设3阶矩阵的特征值为1,2,2,为三阶单位矩阵,则。

答案】3详解】的特征值为,所以的特征值为,所以的特征值为,,

所以。题型三】n阶行列式的计算。

例9】计算n阶行列式。

提示:按第一列展开即可。

例10】计算阶行列式。

详解: 例11】计算四阶行列式。

详解: 题型四】计算代数余子式线性组合的值:

例12】设4阶行列式,求。

题型五】证明。

例13】设是阶矩阵,b是阶矩阵,满足,证明。

详解】方法1:是矩阵,是矩阵,则是阶方阵,因。

当时,有.故。

方法2:是矩阵, 当时,,(方程组方程个数小于未知数的个数)方程组必有非零解,即存在,使得,两边左乘,得,即有非零解,故。

例14】设a是阶矩阵,满足,且,证明:

证明:(法一)若,则可逆,对,两边左乘得。

即,与题设矛盾,故a不可逆,即。

法二)由,的列向量是方程组的解。

又,所以有非零解,故。

法三)由。又,则,故。

第二章矩阵。

题型一】特殊矩阵求n次幂,即求。

1 型。例1】, 求。

详解: 2 型。

例2】,求。

详解: 相似对角化 ∽

例3】已知,且,则。

详解: 例4】设,,其中为3阶可逆矩阵。则。

详解】因为。

为对角阵,故有。

所以 所以 .

题型二】 有关矩阵的伴随或秩的命题。

伴随矩阵的秩:设a是阶矩阵,则

例5】为阶可逆,求。

类似题:均阶可逆,

例6】设a、b为阶矩阵,分别为、对应的伴随矩阵,分块矩阵。

则c的伴随矩阵( )

ab)cd)

类似题:(09,1,2,3)设均为2阶矩阵,分别为的伴随矩阵,若,则分块矩阵的伴随矩阵为。

a). bcd).

解析】分块矩阵的行列式。

即分块矩阵可逆,且。

故答案为(b).

例7】 设,则。

详解: 题型三】 求矩阵的逆。

例8】设矩阵满足,其中为单位矩阵,则=

详解】要求的逆,应努力把题中所给条件化成的形式。

由题设。即

故 .例9】设,为4阶单位矩阵,且则。

详解】先求出然后带入数值,由于,所以。

例10】(08,1,2,3)设为阶非零矩阵,为阶单位矩阵,满足,则( )

不可逆,不可逆不可逆,可逆。

可逆,可逆可逆,不可逆。

答案】详解】,

故均可逆.例11】设,其中、分别是m阶和n可逆矩阵,证明矩阵可逆,并求其逆。

证明:设为阶可逆方阵,由可逆矩阵存在的充分必要条件,可得|a|≠0,|b|≠0,有

所以是可逆的。设。则。

由此得 所以

题型四】 与初等矩阵及初等变换有关的题。

例12】设为()阶可逆矩阵,交换的第1行与第2行得矩阵,分别为,的伴随矩阵,则( )

a) 交换的第1列与第2列得。 (b) 交换的第1行与第2行得。

c) 交换的第1列与第2列得。 (d) 交换的第1行与第2行得。

方法1:由题设,存在初等矩阵(交换阶单位矩阵的第1行与第2行所得),使得,(进行行变换,故左乘初等矩阵),于是 ,又初等矩阵都是可逆的,故 ,又(行列式的两行互换,行列式反号),,故。

即,可见应选(c).

方法2:交换的第一行与第二行得,即。

又因为是可逆阵,,故,所以可逆,且。

又,故,又因,故。

例13】设为三阶矩阵,,,则。

详解: 例14】设a为3阶矩阵,将a的第2列加到第1列得矩阵b,再交换b的第2行与第3行得单位矩阵,记,则a= (

a) (b) (c) (d)

详解:由于将的第2列加到第1列得矩阵,故。

即。由于交换的第2行和第3行得单位矩阵,故。

即故因此,故选(d)

题型五解矩阵方程。

一般情况下,经恒等变形之后有以下三种可能形式(、可逆)

例15】设矩阵,矩阵满足,其中是的伴随矩阵,求矩阵。

详解】题设条件

上式两端左乘,得

因为,所以

根据可逆矩阵的定义:对于矩阵,如果存在矩阵,使得,则称为可逆矩阵,并称是的逆矩阵,故均是可逆矩阵,且。

又 因为常数与矩阵相乘,的每个元素都要乘以,故。

所以。(对应元素相减)

用初等行变换求逆,当用初等行变换将矩阵化为单位矩阵时,经过相同的初等行变换,单位矩阵化成了,即。

故 例16】设矩阵的伴随矩阵且其中为4 阶单位矩阵,求矩阵。

分析】本题为解矩阵方程问题,相当于是未知矩阵,其一般原则是先简化,再计算,根据题设等式,可先右乘a ,再左乘,尽量不去计算。

详解】方法1:由知因此有。

于是,所以

等式两边先右乘 a,得

再左乘,得

化简 于是。

由初等变换法求得)

方法2: (同解1),由得。

由初等变换法求得),可见 a e 为逆矩阵。

于是,由有而。

因此。方法3:由题设条件,得。

知:,均是可逆矩阵,且。

由,其中,,得故。其中。

所以 例17】已知、、均为n阶,, 则。

a) (b) (cd)

方法1:由,得,根据逆矩阵的定义可知,均可逆,且。

由得,又可逆,上式两端右乘,得,把,代入,且根据逆矩阵的定义得。

方法2:因,得 (1)

得2)根据逆矩阵的定义由(1)可知,均可逆,且,代入(2)式得, ,

把和代入, 得。

或把代入, 得)

第三章向量。

例1】已知、均为n阶正交矩阵,求证:。

证明: (知)

为正交矩阵,故,所以。

即。例2】, 线性相关,

题型一】考察向量组关系的概念。

例3】设向量组i:可由向量组ⅱ:线性表示,则( )

a)当时,向量组ⅱ必线性相关;

b)当时,向量组ⅱ必线性相关;

c)当时,向量组i必线性相关;

d)时,向量组i必线性相关。

例4】向量线性相关的充分必要条件是( )

a)中至少有一个是零向量。

b)中至少有两个向量成比例。

c)中至少有一个向量可由其余个向量线性表示。

d)中任一部分组线性相关。

例5】已知维向量组线性无关,则( )

a) 对任意一组数,都有。

b).c)中少于个向量构成的向量组**性相关。

d中任意两个向量**性无关。

例6】设向量组(ⅰ)

向量组(ⅱ)则必有。

a) 组(ⅰ)相关组(ⅱ)相关 (b) 组(ⅱ)相关组(ⅰ)无关

c) 组(ⅰ)相关组(ⅱ)无关 (d) 组(ⅰ)无关组(ⅱ)无关。

例7】(10,2,3) 设向量组可由向量组线性表示,下列命题正确的是( )

a) 若向量组线性无关,则b) 若向量组线性相关,则。

c) 若向量组线性无关,则d) 若向量组线性相关,则。

题型二】证明向量组的无关相关。

例8】设a是阶矩阵,若存在正整数,使线性方程组有解向量,且,证明:向量组线性无关。

证明设有数,使得。

式①两边左乘,得。

由题设条件,故。

从而得。由于,故,代入式①得。

将式③两边左乘,同上可证。

同理可证,从而得证。

例9】为齐次线性方程组。

的行向量,已知方程组(1)有非零解且行向量组的秩,证明向量组线性无关。

分析:是方程组(1)的非零解,即有。

表示成向量形式是。

即与都正交。利用正交性证明向量组线性无关。

证明:设有数,使得。

求(2)两边右乘,得。

因是方程组(1)的非零解,故有,且,从而由上式得。

将代入(2)式,由于,线性无关,故,又,故。

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