03线性代数之向量组(知识总结)

1、向量

n个数构成的有序数组,分为行向量和列向量。

内积 记作 这里的a是列向量

正交 当 = 0 时,称a,b是正交向量

A是由多个列向量组成,如果等于,那么称A叫做n阶正交矩阵, 并且这些列向量为标准单位正交向量组 ,也叫规范正交基

这个正交矩阵,乘上一个向量,相当于把这个向量旋转

2、线性相关

对于m个n维向量,若存在一组不全为零的,使得,则称向量组线性相关

3、判别线性相关的定理

①如果一个 的向量组可以由一个 的向量组线性表示,那么这个 的向量组一定是线性相关

线性相关,说明x有非零解,根据克拉默法则推出:系数矩阵行列式为0;

线性无关,说明x只有零解,根据克拉默法则推出:系数矩阵行列式不为0。

判断向量的个数和方程的个数,如果向量个数多于方程个数,那么一定线性相关;

③向量可由向量组线性表示,则非其次线性方程组有解,则

一个矩阵,乘上一个可逆矩阵,它的秩不变。

4、极大线性无关组

简单说就是一批向量组中,取出一批线性无关的,同时,原向量组中的任意向量都可以由这一批线性无关的向量线性表示。

等价向量组:

两组向量可以互相表示,两个秩相等。

两组向量组的秩相等不一定能得到两组向量是等价的。例如1,0和0,1它们不能互相表示。

5、有关秩的重要定理和公式

①三秩相等,矩阵的秩=行秩=列秩

②A矩阵经过初等变换为B,两个行向量组是等价向量组,同时,A和B任何相应部分的列向量具有相同的线性相关性。

6、矩阵的分解(重点)

对于一个矩阵 ,我们可以把它分解成为AB两个矩阵相乘,A矩阵为原矩阵的极大线性无关列向量组成的,B矩阵的列向量为表示原矩阵需要的系数。

例如:

7、关于矩阵的一些秩不等式的证明

证明:把B矩阵行分块,得到AB向量组可以由B向量组线性表示

进而推出,再把AB转置一下,同理得到

证明:

由于A+B可以由A|B线性表示,所以,后式显而易见。

,则

证明:

是两个解,是解的维度,因为B是解空间中的部分,所以

第一种情况,A如果是满秩的,那么A是可逆的,则也是可逆的,所以也是满秩。

第三种情况,A的n-1阶子式全为零,所以是0矩阵。

第二种情况伴随矩阵不为零矩阵,所以秩为1

8、向量空间(仅数一)

①基本概念

n个线性无关的向量为向量空间的一个基,是向量空间的维数,而称为向量在基下的坐标。

②基变换、坐标变换

C称为过度矩阵。

③规范正交基

根据已知的线性无关的向量组,求出单位正交向量组

9、额外的知识总结

①如果(列满秩),则

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