线性代数必记的结论

1、1、行列式1. n行列式共有n2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：、Aj和aij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：Mij=（-1尸AjAj=（1产Mij4. 设n行列式D:n（n）将D上、下翻转或左右翻转，所得行列式为D1,则D1=（1）2D;n（n）将D顺时针或逆时针旋转90所得行列式为D2,则D2=（1）厂D;将D主对角线翻转后（转置），所得行列式为D3,则D3=D;将D主副角线翻转后，所得行列式为D4,则D4=D;5. 行列式的重要公式

2、：、主对角行列式：主对角元素的乘积；n（nA）、副对角行列式：副对角元素的乘积父（-1）丁；、上、下三角行列式（=|）:主对角元素的乘积;n（nA）、|.|和1:副对角元素的乘积M（1）;、拉普拉斯展开式:A-O=A旧、OA="aBBC、范德蒙行列式：大指标减小指标的连乘积;特征值;n6 .对于n阶行列式A，恒有：|九E-A=+Z（1&父”，其中Sk为k阶主子式;k丑7 .证明A=0的方法：、A=A;、反证法；、构造齐次方程组Ax=0,证明其有非零解；、利用秩，证明r（A）：:n；、证明0是其特征值；2、矩阵1 .A是n阶可逆矩阵：UA#0（是非奇异矩阵）；Ur（A）=n（是

3、满秩矩阵）仁A的行（列）向量组线性无关；U齐次方程组Ax=0有非零解；aVbwRn,Ax=b总有唯一解；=A与E等价；UA可表示成若干个初等矩阵的乘积；UA的特征值全不为0;uATA是正定矩阵；2.A的行（列）向量组是Rn的一组基;A是Rn中某两组基的过渡矩阵；对于n阶矩阵A：AA=AA=AE无条件恒成立;3.(Aj=(A*)1(AB)T=BTAT(A亍=(AT尸*(AB)=BA*TT*(A)=(A)(AB产=B1A-.*.4.5.矩阵是表格，推导符号为波浪号或箭头；行列式是数值，可求代数和;关于分块矩阵的重要结论，其中均A、B可逆：A=A|aAAs1OBAOACO廿BJ1O=°iA

4、A,1AO;（主对角分块）;（副对角分块）1_1-ACBB-J；（拉普拉斯）；（拉普拉斯）3、矩阵的初等变换与线性方程组1.一个m黑n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: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；标准形为其形状最简单的矩阵;对于同型矩阵A、3,若（A）=r（B）uAgB；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）r若（A,E）g（E,X），则A可逆，且X=A工；c、对矩阵（A,B）做初等行变化，当A变

5、为E时，B就变成A,B,即：（A,B）（E,A,B）;r、求解线形方程组：对于n个未知数n个方程Ax=b,如果（A,b）g（巳x）,则A可逆，且x=A与；4 .初等矩阵和对角矩阵的概念：、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；左乘矩阵A,九乘A的各行元素；右乘,力乘A的各列元素;、对调两行或两列,符号且E(i,j)=E(i,j),例如:、倍乘某行或某列,符号E(i(k),且E(i(k)-壬(i(1),例如:(k00)；、倍加某行或某列,符号E(ij(k)，且e(ij(k)-=E(ij(-k),如:(k-0)；5.矩阵秩的基本性质:D、0_r(Amn)_m

6、in(m,n)r(At)=r(A)；若AgB,则r(A)=r(B);若P、Q可逆，则r(A)=r(PA)=r(AQ)=r(PAQ);(可逆矩阵不影响矩阵的秩max(r(A),r(B)<r(A,B)<r(A)+r(B);(X)r(A+B)<r(A)+r(B)；(X)r(AB)<min(r(A),r(B);(X)如果A是mxn矩阵，B是nxs矩阵，且AB=0,则：(X)B的列向量全部是齐次方程组AX=0解(转置运算后的结论)；n、r(A)r(B)_n若A、B均为n阶方阵，则r(AB)>r(A)+r(B)-n;6.三种特殊矩阵的方哥：、秩为1的矩阵：一定可以分解为列矩阵

7、(向量)X行矩阵(向量)的形式，再采用结合律;1、型如0cb的矩阵：利用二项展开式;1二项展开式:n0n1n1(a'b)CnaCnabnmm'c1nCnnCnabCnabCnbCnab,m-0n、cm(a+b)n展开后有n+1项;n(n-1)(n-m，1)123-mn!m!(n-m)!出、组合的性质：cmcm】=cmc"n'、cn=2nr王rr1rCn=nCn。;、利用特征值和相似对角化:7.伴随矩阵:r(A)=n、伴随矩阵的秩:r(A)=nT;r(A):n-1、伴随矩阵的特征值：1A(AX=?uX,A=|AA'=A*X=!AX);九九1crx*n*n

8、1、A=AAA=A一8. 关于A矩阵秩的描述：、r（A）=n,A中有n阶子式不为0,n+1阶子式全部为0;（两句话）、r（A）<n,A中有n阶子式全部为0;、r（A）之n,A中有n阶子式不为0;9. 线性方程组：Ax=b,其中A为mxn矩阵，则：、m与方程的个数相同，即方程组Ax=b有m个方程；、n与方程组得未知数个数相同，方程组Ax=b为n元方程;10. 线性方程组Ax=b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:D、am1X1am2X2-119nmXnbn

9、a11a21a12a22a1na2nuAx=b（向量方程，A为mxn矩阵，m个方程，n个未知a1am2a2X1X2=P（全部按列分块，其中P=a1x1-a2x2十+anXn=P（线性表出）即x1al2X2q-amXn二b&1X1a22X2-92nXn=3有解的充要条件：r（A）=r（A,F）<n（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m个n维行向量所组成的向量组A：，,0m构成n=<m矩阵A=(%,口2,OU);B：可，口：，B：构成mMn矩BEB=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aAx=0有、

10、无非零解；（齐次线性方程组）、向量的线性表出uAx=b是否有解；（线性方程组）、向量组的相互线性表示=AX=B是否有解；（矩阵方程）3 .矩阵Am>n与Bl拓行向量组等价的充分必要条件是：齐次方程组Ax=0和Bx=0同解；（R01例14）4 .r（ATA）=r（A）；（R01例15）5 .n维向量线性相关的几何意义：、0（线性相关Ua=0；、a，p线性相关-a,P坐标成比例或共线(平行)；、ct,P，¥线性相关ua,P，¥共面；6 .线性相关与无关的两套定理：若5,%,Os线性相关,则即",CEs,Cts不必线性相关；若5,%,«s线性无关，则5,

11、蛆，,Ots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n_r个分量，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r<s(二版丹4定理7)；向量组A能由向量组B线性表示，则r(A)<r(B);(R6定理3)向量组A能由向量组B线性表示UAX=B有解；Ur(A)=r(A,B)(R5定理2)向量组A能由向量组B等价ur(A)=r(B)=r(A,B)(P85定理2推论)8 .方阵

12、A可逆u存在有限个初等矩阵Pi,P2,，P,使A=PFzPi；r、矩阵行等价：ABuPA=B(左乘，P可逆)uAx=0与Bx=0同解c、矩阵列等价：ABuAQ=B(右乘，Q可逆)；、矩阵等价：ABuPAQ=B(P、Q可逆)；9 .对于矢I阵AnM与B:、若A与B行等价，则A与B的行秩相等；、若A与B行等价，则Ax=0与Bx=0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；、矩阵A的行秩等于列秩；10 .若Am>sBs制=Cm>n,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，AT为系数矩阵

13、；(转置)11 .齐次方程组Bx=0的解一定是ABx=0的解，考试中可以直接作为定理使用，而无需证明；、ABx=0只有零解=Bx=0只有零解；、Bx=0有非零解=ABx=0一定存在非零解；12 .设向量组Bnx:b,b2,，br可由向量组An冷:ai,a2；a,线性表示为：(P110题19结论)(bi,b2,br)=(a1,a2,a$)K(B=AK)其中K为sMr,且A线性无关，则B组线性无关ur(K)=r；(B与K的列向量组具有相同线性相关性)(必要性：r=r(B)=r(AK)Mr(K),r(K)Mr,.r(K)=r；充分性：反证法)注：当r=s时，K为方阵，可当作定理使用；13 .、对矩阵

14、An瓶，存在Qn淅，AQ=EmUr(A)=m、Q的列向量线性无关；(围)、对矩阵Am涌，存在Pn淅，PA=EnUr(A)=n、P的行向量线性无关；14 .q,%,0s线性相关u存在一组不全为0的数k1,k2,，ks,使得k1«1+k2%1+ks«s=0成立；(定义)xo，一一,一一，一一,一U(5,%，,ots):=0有非手解，即Ax=0有非互解；山ur(5,%，%)<s,系数矩阵的秩小于未知数的个数；15 .设mxn的矩阵A的秩为r,则n元齐次线性方程组Ax=0的解集S的秩为：r（S）=n_r；16 .若"为Ax=b的一个解，。，匕,，口上为八*=0的一个

15、基础解系，则以，配匕，匕线性无关；（Ph题33结论）5、相似矩阵和二次型T,1T1.正交矩阵UAA=E或A=A（定义），性质：1i=j、A的列向重都是单位向重，且两两正父，即a：aj=1（i,j=1,2厂Ln）；ij0ij、若A为正交矩阵，则A-=AT也为正交阵，且A=±1;、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：（a1,a2,ajb1,a2b1,bb1br二arb.br，br以Jb1,arb2,arubr=a=bb2b1,bb2,b23. 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uA经过初等变换得到B;=PAQ=B,P、Q可逆；Ur（A）=r（B）,A、B同