《2020年线性代数辅导讲义习题答案》提供了详尽的线性代数题目解析和解答,旨在帮助学生深入理解课程内容并掌握解题技巧。
根据提供的文档信息,可以看出这份资料主要涵盖了2020年线性代数辅导讲义中的练习题及其解答。从给出的部分内容来看,涉及到了线性代数中的几个关键概念和计算方法,包括行列式的计算、矩阵的性质以及特征值的概念等。下面将详细解释文档中提到的关键知识点。
### 行列式的计算
#### 方法一:余子式法
在文档开头部分,提到了一个具体的例题,并给出了两种计算行列式的方法。其中一种是余子式法,适用于$n \times n$的矩阵$A$,其行列式可以表示为$|A|$。通过计算每个元素对应的余子式的值然后乘以相应的符号(正负交替)来求得最终结果。
例如,在文档中给出的第一个例子:
$$ A11 = 1\cdot(-3) + (-1)\cdot1 = -3 - 1 = -4 $$
这里的计算是通过先计算$A_{1,1}$和$A_{2,2}$两个余子式的值,然后按照定义进行计算得到最终结果。
#### 方法二:按行或按列展开
文档中还介绍了另一种方法——按行或按列展开。这种方法也是基于余子式概念,但允许我们选择任意一行或一列来进行简化计算。
例如,在文档提供的第二种方法:
$$ A11 - A12 = 1\cdot A_{1,1} + (-1)\cdot A_{2,2} + 0 \cdot A_{3,3} $$
这里通过按第一行展开,再进一步对展开后的行列式进行化简,最终得到了相同的结果。
### 特征值与特征向量
文档中提到了关于特征值的一个问题。如果矩阵$A$有一个非零向量$x$满足关系 $Ax = \lambda x$ ,那么$\lambda$称为矩阵$A$的特征值,而$x$是对应于 $\lambda$ 的特征向量。
例如,在文档给出的具体例题中:
矩阵 $A$ 的特征值为 $\lambda = 0, 2, -\frac{2}{3}$。这意味着存在非零向量使得在矩阵 $A$ 的作用下,这些向量仅被拉伸或压缩,并且方向保持不变。
此外,文档还提到计算矩阵$A+E$的特征值问题,其中$E$是单位矩阵。
### 矩阵相似性
文档中提到了关于两个矩阵是否相似的问题。如果存在可逆矩阵 $P$ 使得:
$$ B = P^{-1}AP $$
则称矩阵 $A$ 和矩阵 $B$ 是相似的。
例如,在文档中的一个例子:
通过构造合适的可逆矩阵 $P$,可以将矩阵 $A$ 变换为另一特定形式,从而直接计算行列式的值。
总之,这份辅导讲义中的练习题覆盖了线性代数中多个核心概念和技术。包括但不限于行列式计算方法、相似性和特征值的求解技巧等。通过这些习题的训练和学习,学生可以更好地理解和掌握线性代数的基本理论与应用技能。