2022年精心整理线性代数公式大全 .pdf

《2022年精心整理线性代数公式大全 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年精心整理线性代数公式大全 .pdf（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、11.n行列式共有2n个元素，展开后有!n项，可分解为2n行列式；2. 代数余子式的性质：、ijA和ija的大小无关；、某行（列）的元素乘以 其它行（列）元素的代数余子式为0；、某行（列）的元素乘以该行 （列）元素的代数余子式为A；3. 代数余子式和余子式的关系：( 1)( 1)ijijijijijijMAAM4. 设n行列式D：将D上、下翻转或左右翻转，所得行列式为1D，则(1)21( 1)n nDD；将D顺时针或逆时针旋转90o，所得行列式为2D，则(1)22( 1)n nDD；将D主对角线翻转后（转置），所得行列式为3D，则3DD；将D主副角线翻转后，所得行列式为4D，则4DD；5. 行

2、列式的重要公式：、主对角行列式：主对角元素的乘积；、副对角行列式：副对角元素的乘积(1)2( 1)n n；、上、下三角行列式（）：主对角元素的乘积；、和：副对角元素的乘积(1)2( 1)n n；、拉普拉斯展开式：AOACA BCBOB、( 1)m nCAOAA BBOBCg、范德蒙行列式：大指标减小指标的连乘积；、特征值；6. 对于n阶行列式A，恒有：1( 1)nnknkkkEAS，其中kS为k阶主子式；7. 证明0A的方法：、AA；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页2、反证法；、构造齐次方程组0Ax，证明其有非零解

3、；、利用秩，证明()r An；、证明 0 是其特征值；2、矩阵1.A是n阶可逆矩阵：0A（是非奇异矩阵）；()r An（是满秩矩阵）A的行（列）向量组线性无关；齐次方程组0Ax有非零解；nbR，Axb总有唯一解；A与E等价；A可表示成若干个初等矩阵的乘积；A的特征值全不为 0；TA A是正定矩阵；A的行（列）向量组是nR的一组基；A是nR中某两组基的过渡矩阵；2. 对于n阶矩阵A：*AAA AA E无条件恒 成立；3.1*111*()()()()()()TTTTAAAAAA*111()()()TTTABB AABB AABBA4. 矩阵是表格， 推导符号为波浪号或箭头； 行列式是数值， 可求代

4、数和；5. 关于分块矩阵的重要结论，其中均A、B可逆：若12sAAAAO，则：、12sAAAAL；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页3、111121sAAAAO；、111AOAOOBOB；（主对角分块）、111OAOBBOAO；（副对角分块）、11111ACAA CBOBOB；（拉普拉斯）、11111AOAOCBBCAB；（拉普拉斯）3、矩阵的初等变换与线性方程组1. 一个mn矩阵A，总可经过初等变换化为标准形，其标准形是唯一确定的：rmnEOFOO；等价类：所有与A等价的矩阵组成的一个集合，称为一个等价类；标准形为

5、其形状最简单的矩阵；对于同型矩阵A、B，若()()r Ar BAB:；2. 行最简形矩阵：、只能通过初等行变换获得；、每行首个非 0 元素必须为 1；、每行首个非 0 元素所在列的其他元素必须为0；3. 初等行变换的应用： （初等列变换类似， 或转置后采用初等行变换）、 若(,)(,)rA EEX:，则A可逆，且1XA；、对矩阵(,)A B做初等行变化， 当A变为E时，B就变成1A B，即：1(,)(,)cA BE A B；、求解线形方程组：对于n个未知数n个方程Axb，如果(, )(, )rA bE x:，则A可逆，且1xA b；4. 初等矩阵和对角矩阵的概念：精选学习资料 - - - -

6、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页4、初等矩阵是行变换还是列变换，由其位置决定： 左乘为初等行矩阵、右乘为初等列矩阵；、12nO，左乘矩阵A，i乘A的各行元素；右乘，i乘A的各列元素； 、 对 调 两 行 或 两 列 ，符 号( , )E i j， 且1( , )( , )E i jE i j， 例 如 ：1111111；、倍乘某行或某列，符号( ( )E i k，且11( ( )( ()E i kE ik，例如：1111(0)11kkk； 、 倍 加 某 行 或 某 列 ， 符 号( ( )E ij k, 且1( ( )()E ij kE ij

7、k， 如 ：11111(0)11kkk；5. 矩阵秩的基本性质：、0()min(, )m nr Am n；、()()Tr Ar A；、若AB:，则()()r Ar B；、若P、Q可逆，则()()()()r Ar PAr AQr PAQ；（可逆矩阵不影响矩阵的秩 ）、max( (), ()(,)()()r A r Br A Br Ar B；（）、()()()r ABr Ar B；（）、()min( (), ()r ABr A r B；（）、如果A是mn矩阵，B是ns矩阵，且0AB，则：（ ）、B的列向量全部是齐次方程组0AX解（转置运算后的结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

8、归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页5论）；、()()r Ar Bn、若A、B均为n阶方阵，则()()()r ABr Ar Bn；6. 三种特殊矩阵的方幂：、秩为 1 的矩阵：一定可以分解为列矩阵（向量）行矩阵（向量） 的形式，再采用结合律；、型如101001acb的矩阵：利用二项展开式；二项展开式：01111110()nnnnmnmmnnnnmmnmnnnnnnmabC aC abC abCa bC bC a bLL；注：、()nab展开后有1n项；、0(1)(1)!112 3!()!L Lg g g L gmnnnnn nnmnCCCmm nm、组合的性质：11110

9、2nmnmmmmrnrrnnnnnnnnrCCCCCCrCnC；、利用特征值和相似对角化：7. 伴随矩阵：、伴随矩阵的秩：*()()1()10()1nr Anr Ar Anr An；、伴随矩阵的特征值：*1*(,)AAAXX AA AA XX；、*1AA A、1*nAA8. 关于A矩阵秩的描述：、()r An，A中有n阶子式不为 0，1n阶子式全部为 0；（两句话）、()r An，A中有n阶子式全部为 0；、()r An，A中有n阶子式不为 0；9. 线性方程组：Axb，其中A为mn矩阵，则：、m与方程的个数相同，即方程组Axb有m个方程；、n与方程组得未知数个数相同，方程组Axb为n元方程；

10、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页610.线性方程组Axb的求解：、对增广矩阵B进行初等行变换（ 只能使用初等行变换 ）；、齐次解为对应齐次方程组的解；、特解：自由变量赋初值后求得；11.由n个未知数m个方程的方程组构成n元线性方程：、11112211211222221122nnnnmmnmnna xa xa xba xaxaxbaxaxaxbLLL L L L L L L L L L LL；、1112111212222212nnmmmnmmaaaxbaaaxbAxbaaaxbLLMMOMMML（向量方程，A为mn矩

11、阵，m个方程，n个未知数）、1212nnxxaaaxLM（全部按列分块，其中12nbbbM）；、1122nna xa xa xL（线性表出）、有解的充要条件：()(,)r Ar An（n为未知数的个数或维数）4、向量组的线性相关性1.m个n维 列 向 量 所 组 成 的 向 量 组A：12,mL构 成nm矩 阵12(,)mAL；m个n维行向量所组成的向量组B：12,TTTmL构成mn矩阵12TTTmBM；含有有限个向量的有序向量组与矩阵一一对应；2. 、向量组的线性相关、无关0Ax有、无非零解；（齐次线性方程组）、向量的线性表出Axb是否有解；（线性方程组）、向量组的相互线性表示AXB是否有解

12、；（矩阵方程）3. 矩阵mnA与lnB行向量组等价的充分必要条件是：齐次方程组0Ax和0Bx同解； (101P例 14) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页74.()()Tr A Ar A；(101P例 15) 5.n维向量线性相关的几何意义：、 线性相关0；、,线性相关,坐标成比例或共线（平行）；、,线性相关,共面；6. 线性相关与无关的两套定理：若12,sL线性相关，则121,ssL必线性相关；若12,sL线性无关，则121,sL必线性无关；（向量的个数加加减减，二者为对偶）若r维向量组A的每个向量上添上nr个分

13、量，构成n维向量组B：若A线性无关，则B也线性无关；反之若B线性相关，则A也线性相关；（向量组的维数加加减减）简言之：无关组延长后仍无关，反之，不确定；7. 向量组A（个数为r）能由向量组B（个数为s）线性表示，且A线性无关，则rs(二版74P定理 7)；向量组A能由向量组B线性表示，则()()r Ar B；（86P定理 3）向量组A能由向量组B线性表示AXB有解；()(,)r Ar A B（85P定理 2）向量组A能由向量组B等价()()(,)r Ar Br A B（85P定理 2 推论）8. 方阵A可逆存在有限个初等矩阵12,lP PPL，使12lAP PPL；、矩阵行等价：rABPAB（

14、左乘，P可逆）0Ax与0Bx同解、矩阵列等价：cABAQB（右乘，Q可逆）；、矩阵等价：ABPAQB（P、Q可逆）；9. 对于矩阵m nA与l nB：、若A与B行等价，则A与B的行秩相等；、若A与B行等价，则0Ax与0Bx同解，且A与B的任何对应的列向量组具有相同的线性相关性；、矩阵的初等变换不改变矩阵的秩；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页8、矩阵A的行秩等于列秩；10.若m ss nmnABC，则：、C的列向量组能由A的列向量组线性表示，B为系数矩阵；、C的行向量组能由B的行向量组线性表示，TA为系数矩阵；（转置

15、）11.齐次方程组0Bx的解一定是0ABx的解， 考试中可以直接作为定理使用，而无需证明；、0ABx只有零解0Bx只有零解；、0Bx有非零解0ABx一定存在非零解；12.设向量组12:,n rrBb bbL可由向量组12:,nssAa aaL线性表示为：（110P题 19结论）1212(,)(,)rsb bba aa KLL（BAK）其中K为sr，且A线性无关，则B组线性无关()r Kr；（B与K的列向量组具有相同线性相关性）（必要性：()()(), (),()rr Br AKr Kr Krr KrQ；充分性：反证法）注：当rs时，K为方阵，可当作定理使用；13.、对矩阵mnA，存在n mQ，

16、mAQE()r Am、Q的列向量线性无关；（87P）、对矩阵m nA，存在nmP，nPAE()r An、P的行向量线性无关；14.12,sL线性相关存在一组不全为 0的数12,sk kkL， 使得11220sskkkL成立； （定义）1212(,)0ssxxxLM有非零解，即0Ax有非零解；12(,)srsL，系数矩阵的秩小于未知数的个数；15.设mn的矩阵A的秩为r，则n元齐次线性方程组0Ax的解集S的秩为：()r Snr；16.若*为Axb的一个解，12,nrL为0Ax的一个基础解系，则*12,nrL线性无关；（111P题 33 结论）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师

17、归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页95、相似矩阵和二次型1. 正交矩阵TA AE或1TAA（定义），性质： 、A的 列 向 量 都 是 单 位 向 量 ， 且 两 两 正 交 ， 即1( ,1,2,)0Tijija ai jnijL；、若A为正交矩阵，则1TAA也为正交阵，且1A；、若A、B正交阵，则AB也是正交阵；注意：求解正交阵，千万不要忘记施密特正交化 和单位化 ；2. 施密特正交化：12(,)ra aaL11ba；1222111,b ababb bgL L L121121112211,rrrrrrrrrb ab abababbbb bb bbbggLg; 3.

18、对于普通方阵，不同特征值对应的特征向量线性无关；对于实对称阵 ，不同特征值对应的特征向量正交；4. 、A与B等价A经过初等变换得到B；PAQB，P、Q可逆；()()r Ar B，A、B同型；、A与B合同TC ACB，其中可逆；Tx Ax与Tx Bx有相同的正、负惯性指数；、A与B相似1PAPB；5. 相似一定合同、合同未必相似；若C为正交矩阵，则TC ACBAB:，（合同、相似的约束条件不同，相似的更严格）；6.A为对称阵，则A为二次型矩阵；7.n元二次型Tx Ax为正定：A的正惯性指数为n；A与E合同，即存在可逆矩阵C，使TC ACE；A的所有特征值均为正数；A的各阶顺序主子式均大于0；0,0iiaA；(必要条件 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页