高数线性代数第三章精选文档.ppt

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1、高数线性代数第三章本讲稿第一页，共七十五页分分量量全全为为实实数数的的向向量量称称为为实实向向量量分分量量全全为为复复数数的的向向量量称称为为复复向向量量向量的定义定定义义本讲稿第二页，共七十五页本讲稿第三页，共七十五页向向量量的的相相等等零零向向量量分分量量全全为为0 0的的向向量量称称为为零零向向量量负负向向量量本讲稿第四页，共七十五页向向量量加加法法向量的线性运算本讲稿第五页，共七十五页数数乘乘向向量量向向量量加加法法和和数数乘乘向向量量运运算算称称为为向向量量的的线线性性运运算算，满满 足足 下下 列列 八八 条条 运运 算算 规规 则则：本讲稿第六页，共七十五页本讲稿第七页，共七十五

2、页除除了了上上述述八八条条运运算算规规则则，显显然然还还有有以以下下性性质质：本讲稿第八页，共七十五页若若干干个个同同维维数数的的列列（行行）向向量量所所组组成成的的集集合合叫叫做做向向量量组组定定义义线性组合本讲稿第九页，共七十五页定定义义线性表示本讲稿第十页，共七十五页定定理理定定义义本讲稿第十一页，共七十五页定定义义线性相关定定理理本讲稿第十二页，共七十五页定定理理本讲稿第十三页，共七十五页本讲稿第十四页，共七十五页定定义义向量组的秩本讲稿第十五页，共七十五页等等价价的的向向量量组组的的秩秩相相等等定定理理 矩矩阵阵的的秩秩等等于于它它的的列列向向量量组组的的秩秩，也也等等于于它它的的行

3、行向向量量组组的的秩秩定定理理设设向向量量组组B B能能由由向向量量组组A A线线性性表表示示，则则向向量量组组 B B 的的 秩秩 不不 大大 于于 向向 量量 组组A A 的的秩秩推推论论本讲稿第十六页，共七十五页推推论论推推论论（最最大大无无关关组组的的等等价价定定义义）设设向向量量组组是是向向量量组组的的部部分分组组，若若向向量量组组线线性性无无关关，且且向向量量组组能能由由向向量量组组线线性性表表示示，则则向向量量组组是是向向量量组组的的一一个个最最大大无无关关组组本讲稿第十七页，共七十五页向量空间定定义义设设 为为 维维向向量量的的集集合合，如如果果集集合合 非非空空，且且集集合合

4、 对对于于加加法法及及数数乘乘两两种种运运算算封封闭闭，那那么么就就称称集集合合 为为向向量量空空间间本讲稿第十八页，共七十五页本讲稿第十九页，共七十五页定定义义子空间本讲稿第二十页，共七十五页向向量量方方程程9齐次线性方程组本讲稿第二十三页，共七十五页本讲稿第二十四页，共七十五页解解向向量量本讲稿第二十五页，共七十五页解解向向量量的的性性质质性性质质性性质质定定义义本讲稿第二十六页，共七十五页定定理理定定义义本讲稿第二十七页，共七十五页向向量量方方程程0非齐次线性方程组本讲稿第二十八页，共七十五页解解向向量量的的性性质质性性质质性性质质解解向向量量向向量量方方程程 的的解解就就是是方方程程组

5、组 的的解解向向量量本讲稿第二十九页，共七十五页（）求求齐齐次次线线性性方方程程组组的的基基础础解解系系1线性方程组的解法本讲稿第三十页，共七十五页第第一一步步：对对系系数数矩矩阵阵进进行行初初等等行行变变换换，使使其其变变成成行行最最简简形形矩矩阵阵本讲稿第三十一页，共七十五页本讲稿第三十二页，共七十五页第第三三步步：将将其其余余 个个分分量量依依次次组组成成 阶阶单单位位矩矩阵阵，于于是是得得齐齐次次线线性性方方程程组组的的一一个个基基础础解解系系本讲稿第三十三页，共七十五页（）求求非非齐齐次次线线性性方方程程组组的的特特解解本讲稿第三十四页，共七十五页将将上上述述矩矩阵阵中中最最后后一一

6、列列的的前前 个个分分量量依依次次作作为为特特解解的的第第 个个分分量量，其其余余 个个分分量量全全部部取取零零，于于是是得得本讲稿第三十五页，共七十五页即即为为所所求求非非齐齐次次线线性性方方程程组组的的一一个个特特解解本讲稿第三十六页，共七十五页一、向量组线性关系的判定一、向量组线性关系的判定二、求向量组的秩二、求向量组的秩三、向量空间的判定三、向量空间的判定四、基础解系的证法四、基础解系的证法五、解向量的证法五、解向量的证法典型例题本讲稿第三十七页，共七十五页一、向量组线性关系的判定本讲稿第三十八页，共七十五页本讲稿第三十九页，共七十五页本讲稿第四十页，共七十五页研研究究这这类类问问题题

7、一一般般有有两两个个方方法法方方法法1 1从从定定义义出出发发整整理理得得线线性性方方程程组组本讲稿第四十一页，共七十五页本讲稿第四十二页，共七十五页方方法法利利用用矩矩阵阵的的秩秩与与向向量量组组的的秩秩之之间间关关系系判判定定本讲稿第四十三页，共七十五页例例研研究究下下列列向向量量组组的的线线性性相相关关性性解解一一本讲稿第四十四页，共七十五页整整理理得得到到本讲稿第四十五页，共七十五页解解二二本讲稿第四十六页，共七十五页本讲稿第四十七页，共七十五页分分析析本讲稿第四十八页，共七十五页证证明明本讲稿第四十九页，共七十五页本讲稿第五十页，共七十五页证证明明向向量量组组的的一一个个部部分分组组

8、构构成成最最大大线线性性无无关关组组的的基基本本方方法法就就是是：分析分析根据最大线性无关组的定义来证，它往往还与根据最大线性无关组的定义来证，它往往还与向量组的秩相联系向量组的秩相联系本讲稿第五十一页，共七十五页证证明明本讲稿第五十二页，共七十五页求求一一个个向向量量组组的的秩秩，可可以以把把它它转转化化为为矩矩阵阵的的秩秩来来求求，这这个个矩矩阵阵是是由由这这组组向向量量为为行行（列列）向向量量所所排排成成的的如如果果向向量量组组的的向向量量以以列列（行行）向向量量的的形形式式给给出出，把把向向量量作作为为矩矩阵阵的的列列（行行），对对矩矩阵阵作作初初等等行行（列列）变变换换，这这样样，不

9、不仅仅可可以以求求出出向向量量组组的的秩秩，而而 且且 可可 以以 求求 出出 最最 大大 线线 性性 无无 关关 组组 二、求向量组的秩若若矩矩阵阵 经经过过初初等等行行（列列）变变换换化化为为矩矩阵阵 ，则则 和和 中中任任何何对对应应的的列列（行行）向向量量组组都都有有相相同同的的线线性性相相关关性性本讲稿第五十三页，共七十五页解解本讲稿第五十四页，共七十五页本讲稿第五十五页，共七十五页本讲稿第五十六页，共七十五页本讲稿第五十七页，共七十五页判判断断向向量量的的集集合合是是否否构构成成向向量量空空间间，需需看看集集合合是是否否对对于于加加法法和和数数乘乘两两种种运运算算封封闭闭若若封封闭

10、闭，则则构构成成 向向 量量 空空 间间；否否 则则，不不 构构 成成 向向 量量 空空 间间 解解三、向量空间的判定本讲稿第五十八页，共七十五页本讲稿第五十九页，共七十五页例例证证明明与与基基础础解解系系等等价价的的线线性性无无关关的的向向量量组组也也是是基基础础解解系系四、基础解系的证法分析分析(3)方程组的任一解均可由该向量组线性表示方程组的任一解均可由该向量组线性表示(1)该组向量都是方程组的解；该组向量都是方程组的解；(2)该组向量线性无关；该组向量线性无关；要要证证明明某某一一向向量量组组是是方方程程组组的的基基础础解解系系，需需要要证证明明三三个个结结论论:本讲稿第六十页，共七十

11、五页证证明明本讲稿第六十一页，共七十五页注注 当当线线性性方方程程组组有有非非零零解解时时，基基础础解解系系的的取取法法 不不 唯唯 一一，且且 不不 同同 的的 基基 础础 解解 系系 之之 间间 是是 等等 价价 的的 本讲稿第六十二页，共七十五页五、解向量的证法本讲稿第六十三页，共七十五页证证明明本讲稿第六十四页，共七十五页本讲稿第六十五页，共七十五页本讲稿第六十六页，共七十五页本讲稿第六十七页，共七十五页注注意意(1)本本例例是是对对非非齐齐次次线线性性方方程程组组的的解解的的结结构构作作进进一一步步的的分分析析和和讨讨论论，即即非非齐齐次次线线性性方方程程组组一一定定存存在在着着个个

12、线线性性无无关关的的解解，题题中中(2)的的 证证 明明 表表 明明 了了 它它 的的 存存 在在 性性(3)对对非非齐齐次次线线性性方方程程组组，有有时时也也把把如如题题中中所所给给的的个个解解称称为为的的基基础础解解系系，所所不不同同的的是是它它的的线线性性组组合合只只有有当当线线性性组组合合系系 数数 之之 和和 为为1时时，才才 是是 方方 程程 组组 的的 解解(2)对对齐齐次次线线性性方方程程组组，当当时时，有有无无穷穷多多组组解解，其其中中任任一一解解可可由由其其基基础础解解系系线线性性表表示示本讲稿第六十八页，共七十五页第四章测试题一、填空题一、填空题(每小题每小题5 5分，共分，共4040分分)本讲稿第六十九页，共七十五页本讲稿第七十页，共七十五页二、计算题二、计算题(每小题每小题8 8分，共分，共2424分分)本讲稿第七十一页，共七十五页三、证明题三、证明题(每小题每小题8 8分，共分，共2424分分)本讲稿第七十二页，共七十五页本讲稿第七十三页，共七十五页四、向量组四、向量组 线性无关线性无关,问常数问常数 满足满足什么条件时什么条件时,向量组向量组线性无关线性无关(12(12分分)本讲稿第七十四页，共七十五页测试题答案本讲稿第七十五页，共七十五页