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日志

有意思(11)线性代数的一个综合消化题

热度 11已有 1434 次阅读2010-7-24 21:43 |个人分类:学习杂谈|

在做题的过程中,要积累一些知识含金量高,值得反复体味的题目。比如在《线性代数》中,第一个值得反复体味的题目是:“方阵A的秩与它的伴随矩阵的秩的关系?”

线性问题的完美处理依赖于精妙的线性理论。线性理论的起点就是齐次线性方程组解集构造理论。

“齐次线性方程组 Ax = 0 如果有一个非零的解向量,它就有无穷多个解向量。

一个齐次线性方程组的全体解向量是 n 维向量空间的子集合。 它对于线性运算是封闭的。因而可以获得“向量空间”的称号。叫齐次线性方程组的解空间。

齐次线性方程组Ax = 0解集的秩 = nr (A)

齐次线性方程组Ax = 0的解集是 n 维向量空间的一个 nr 维子空间。”

我把 Ax = 0解集的秩 = nr (A) 称为“核心恒等式”。它惯穿《线性代数》教材始终。能否熟练地运用核心恒等式,是《线性代数》部分是否复习好了的重要标志.

为此目的,我在读本科时曾给自记编了一个题目:

“ 若 AB = E ,则必有 B = A* ∕ |A| 
     
分析     AB = E 能得到什么信息?
         —→  A
B 皆满秩
         —→  
A 为主体说话,A 的行向量组线性无关。B A 右逆
      
你还能细化思考吗?这才是竞争力优势的体现!!!!!!!!!(这是构造法的思路。)
              —→  A
的第一行 B的第一列α 的内积为1
                —→  A
的其它行 B的第一列 α  的内积都为 0
      
这就上了线性理论的高速路。即
         —→ B
的第一列是齐次线性方程组 Q x = 0 的解向量。
      Q
A 划去第一行以后得到的矩阵。它的秩 rQ= n -1齐次线性方程组 Q x = 0的解向量集的秩 = 1
     (潜台词:熟练运用核心恒等式,就象闻到了香味流“口水”。)
      
由行列式展开定理知,|A| 的第 1 行元素的代数余子式组成的向量 ξ ,与其它各行都正交。因而它就是方程组 Q x = 0 的一个非零解向量。可以作其基础解系。(把它转置为列向量,仍记为 ξ
      
这样一来,α = c ξ

(潜台词:矩阵Q中保留着计算“|A| 的第1 行元素的代数余子式”所需的全部数据。尽管本题用不着,但应该知道)
      
但是,由行列式展开定理知,A 的第1 ξ 的内积等于 |A|
      
而由已知,A的第一行 B 的第一列 α = c ξ  的内积为 1
      
只有 c = 1 / |A| ,即 α = ξ / |A|
      
下面该你来学着说:   —→ A 的第二行 B 的第二列的内积为1
                                       —→  A
的其它行 B 的第二列 的内积都为 0
       ………………………………………………………………………………
      
一直说下去。
       
最后就得到结论 B= A* ∕|A| ,自然就可以核算 BA=E ,右逆也是左逆!!!!

这个题目也是一个知识含金量高,值得反复体味的题目。


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发表评论 评论 (4 个评论)

回复 dounaiman 2010-8-15 19:42
“ 若 AB = E ,则必有 B = A* ∕ |A|  ”莫非您已默认了A,B是方阵
回复 gensun 2010-9-11 10:32
dounaiman: “ 若 AB = E ,则必有 B = A* ∕ |A|  ”莫非您已默认了A,B是方阵
我再叉把刀,举个例子。B=
1 0
0 1
0 0
A= 1 0 0
      0 1 0
AB=E(22)
回复 战地黄花 2010-10-25 21:59
dounaiman: “ 若 AB = E ,则必有 B = A* ∕ |A|  ”莫非您已默认了A,B是方阵
是的。我预先讲了主题是A的伴随矩阵.
回复 战地黄花 2010-10-25 22:01
gensun: 我再叉把刀,举个例子。B=
1 0
0 1
0 0
A= 1 0 0
      0 1 0
AB=E(22)
请看清楚本文的第一,二行.

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