考研线性代数公式整理

一、普通行列式

(1) [公式]

[公式]

(2)上/下三角行列式

[公式]

[公式]


(3)范德蒙行列式

[公式]

[公式]

例:

[公式]


这道题需要注意的是,由于公式(1),导致范德蒙德除了定义中的情况,在某些情况下还可以用于其转置矩阵。

(4)拉普拉斯展开式特殊形式

[公式]

[公式]

注意这些都是方阵

例题: [公式]

[公式]

(4)若 [公式] ,则 [公式]

二、方阵行列式

1. [公式]

2.若 [公式] 则 [公式] 且 [公式] 和 [公式] 均满秩

3. [公式]

4. [公式]

5. [公式]

6. [公式]

7. [公式] 是特征值

8. [公式] 则 [公式] , [公式]

三、矩阵运算

1. [公式]

2. [公式]

3. [公式]

4. [公式]

5. [公式]

6. [公式]

7. [公式]

8. [公式]

9. [公式]

10.如果 [公式] 可逆,[公式]

11. 若 [公式] 则[公式]

12.如果 [公式] , [公式]

13.初等矩阵变换公式 [公式]

14 矩阵 [公式] 和矩阵 [公式] 等价 [公式] [公式]

15.如果 [公式] 可逆, [公式]

16. [公式]

17.分块矩阵求逆 [公式]

四、矩阵与向量

1. [公式]

2. [公式] 可以得到:

[公式]

3. [公式]

[公式]

4.内积 [公式]

五、齐次方程组

1.齐次方程组 [公式] 的基础解系的个数是解空间的维数,为 [公式]

2.齐次方程组 [公式] 有非零解 [公式] 线性相关

齐次方程组 [公式] 只有零解 [公式]线性无关

六、非齐次方程组

1.若非齐次方程组 [公式] 有特解 [公式] ,则 [公式] 也是该非齐次方程的特解,而 [公式] 则为其对应齐次方程的基础解系。

七、特征值

1.秩为1的矩阵的特征值为 [公式] ,0,0

2.若 [公式] 都是 [公式] 维列向量,则 [公式] 与 [公式] 都是秩为1的矩阵,且 [公式] ,故其特征值为 [公式] 或 [公式]

3. [公式]

4. [公式]

5.对角阵 [公式] 、上下三角阵的特征值即是主对角元素

6.若 [公式] 则有 [公式] ,所以 [公式] 特征值是 [公式]

7. [公式]

注意其中 [公式] 是多项式.

8.实对称矩阵的不同特征值对应的特征向量两两正交

9.两个实对称矩阵若有相同特征值,则其必相似

10.若 [公式] 和 [公式] 都是 [公式] 属于特征值 [公式] 的特征向量,则 [公式] 也是 [公式] 属于特征值 [公式] 的特征向量。

11.由惯性定理可知,对于一个二次型其特征值正值的个数等于其正惯性指数,其特征值负值的个数等于其负惯性指数,而知道其正负惯性指数则可以直接写出其规范型

八、题型

1.使用矩阵运算公式,使用行列式公式

已知 [公式] 是3阶矩阵, [公式] 是 [公式] 的转置矩阵, [公式] 是 [公式] 的伴随矩阵,如果 [公式] ,则 [公式]____________

[公式]

2.利用初等变换矩阵进行计算

已知 [公式] ,若行列式 [公式] ,则 [公式] ______

[公式]

[公式]

[公式]


3.利用矩阵求解齐次方程组

若 [公式] ,则 [公式] 的每一个列向量都是 [公式] 的解

例题:已知 [公式] , [公式] 是 [公式] 的伴随矩阵,则 [公式] 的通解是

解:

经计算, [公式] , [公式] 那么 [公式] ,从而 [公式] , [公式] 有两个基础解系,通解形式为 [公式] ,而 [公式]

所以 [公式] 的列向量是 [公式] 的解

4.利用四则运算求特征值

例题: 已知[公式] 求 [公式] 的特征值

解: [公式]

由 [公式] 知 [公式] 的特征值是 [公式] 故 [公式] 的特征值是 7,1,1

5.行列式加法转化为乘法

例题:

已知 [公式] 是3阶矩阵,特征值为1,2,-2,则 [公式]

解: [公式]

由于 [公式] 的特征值为1,2,-2故 [公式] 的特征值为2,5,5

又 [公式]

故 [公式]

6.向量得到矩阵公式

例题:设 [公式] 是三阶矩阵, [公式] 是三维线性无关的列向量,且 [公式] 则和 [公式] 相似的矩阵是_____

根据已知条件有 [公式] 记 [公式]

故 [公式]

故 [公式] 的相似矩阵是 [公式]

7.求特征值,求秩转化为求行列式

例:

已知二次型 [公式] 的秩为2,则a=____

解: [公式] ,由于秩为2,则 [公式] 解得a=0或5

例:

二次型 [公式] 经过正交变换化为标准型 [公式] 则a=_____

解:

由正交变换得到的标准型可知A的特征值为3,-1,0

则 [公式] 解得a=0或1

由于 [公式]

由 [公式] 得 [公式] 故a=0

8.由特征值正负直接写出规范型

例:

[公式] 的规范型

先求得其特征值为1,5,-1,0故正惯性指数p=2,负惯性指数q=1,

因此二次型规范型为 [公式]