线代向量线性相关问题求解?急!!!

线代线性相关与线性无关

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秩:有效方程组的个数。确定解的个数。(自由变项的个数 = 基础解系的秩 = n - r)

. 非齐次线性方程组有解的条件:

2.向量β可以被向量组α线性表示等价于AX=β方程有解。表示法唯一,即唯一解。

向量组A=[α1,α2,α3...αn]线性无关即AX=0仅有0解(R(A)=n(方阵满秩,秩和未知量的个数相等) or |A|≠0)。

3.n个向量线性相关。则必定存在一个向量可以被其他n-1个向量线性表示出。

相应的,线性无关就一定是任何一个向量都无法被其他n-1个向量线性表示出。

4.最大无关组:任何一个向量都可以被向量组中r个向量线性表示(且r-1个向量不行)。那这r个向量就是向量组的一个最大无关组。向量组的秩就是r。(含0向量,秩为0)

4.5向量组等价于自身的任意一个最大无关组。任意两个最大无关组等价(秩相等,但未必等价)。

6.矩阵的初等变换不改变矩阵的秩(=行秩=列秩)。

8.基础解系(不唯一):是AX=0解向量组的一个最大无关组,秩为s。则s = n -r(A)  .(即自由变项取不同值对应的解)

9.非齐次线性方程组的解η1,η2。则η1-η2是AX=0的解。γ是AX=0的通解,η1是AX=β的特解。那么非齐次通解= γ+η1.

10.n维向量空间:R上全体n维向量组成的集合Rn,对于这所有的向量的线性运算(加法和数乘)是封闭的。空间的最大无关组就是空间的基(三维坐标系的一个单位基就是(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),也叫自然基).我们知道的,空间里的任何一个向量β都可以被最大无关组线性A(αi)表示,β被表示的系数a1,a2,a3,...an叫做在基α1,α2,...αr表示下的坐标。[a1,a2,...,an]就叫做坐标向量。

任意一个最大无关组都是基,所以最大无关组之间的变换也叫做基变换。变换的矩阵就是过度矩阵。

下面的理解可能不够严谨,做出这样的理解只是为了方便记忆公式,仅供参考。

不同的特征值一定对应不同的线性无关的特征向量,相同的特征值可能对应不同的线性无关的特征向量,也可能对应线性相关的特征向量。

A|=0$。而这全为零的某行或者某列又可以使计算行列式的公式 $(\lambda_{i}E-A)x=0$ 中的向量 $x$ 得以自由取值。正是由于 $x$ 能够自由取值,因此,不同的特征值 $\lambda_{i}$ 作用下的 $(\lambda_{i}E-A)x=0$ 公式中所对应的不同的特征向量 $x$ 之间就可以保证线性无关。

下面我们来讨论存在重特征值的情况。

如果 $n$ 阶矩阵 $A$ 有两个特征值是相等的,其余特征值都是和这两个特征值不相等且其余特征值之间也互不相等的,那么,这两个相等的特征值其实只能算是一个特征值,因为把他俩带入到 $(\lambda_{i}E-A)x=0$ 这个公式中起到的效果是一样的。这个时候,如果这个 $2$ 重特征值还是只能使矩阵 $\lambda_{i} E – A$ 中的某一行或者某一列变为全零,那么这个 $2$ 重特征值只能对应一个特征向量,或者说这个 $2$ 重特征值对应了两个线性相关的特征向量($2$ 个线性相关的向量就相当于 $1$ 个)。因为,不管是几重特征值都只相当于一个特征值,一个特征值只能带入求特征向量的公式 $(\lambda_{i}E-A)x=0$ 中计算一次,而在一次计算中向量 $x$ 只能被赋值一次,从而只会产生一个特征向量。

个线性无关的特征向量,因此,根据前面对于矩阵 $A$ 的假设,此时的 $n$ 阶矩阵 $A$ 是有 $n$ 个线性无关的特征向量的,即 $A$ 一定可以相似对角化。同样的,如果 $n$ 阶矩阵 $A$ 有且只有一个 $3$ 重特征值 $\lambda_{b}$,那么,必须有 $r(\lambda_{b}E-A)=n-3$ 才可以保证 $A$ 能够相似对角化。

如上所述,在判断矩阵是否可以相似对角化的题目中常常会用到该知识,在考研数学中,该知识十分重要。

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