《2020 线性代数辅导讲义》
练习参考答案
- 2019 年 5 月 5 日-
金榜图书编辑部数学组
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第 2 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 15 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 17 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 22 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 28 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 43 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 47 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 51 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 54 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 59 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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第 74 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 78 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 79 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 85 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 94 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 98 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 100 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 103 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 109 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 120 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 125 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 145 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 149 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 158 页 今年考题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 164 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
第 169 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3
3
4
6
6
7
7
8
8
9
11
12
13
13
14
15
16
16
17
17
18
19
20
20
21
21
21
22
限于能力和时间,难免有些错漏,恳请大家指正. 更欢迎大家分享不同的解法.
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
第 2 页 今年考题
(2019,2) 答案 4
解析: (方法一)
A11 =
A12 = (1)1+2
A11 A12 = 3 1 = 4.
(方法二)
1
2 1
4
2
1 1
0
3
3
0
2 1
1
2 1
3
4
=
=
1 1 1
=
0
0
0
3
1
4
1
8
1
7
2 1 1
3 4
0 1
=
0
0
= 3,
1 1
8 7
= 1,
A11 A12 = 1 A11 + (1) A12 + 0 A13 + 0 A14
=
=
=
=
1 1
2
3 2
0
1 1
0
1
2 1
2 1
3
4
4
0
1
=
1 0
3 4
3
0
0
1 1
0 1 1
0
0
0
1
0
1 1
1
2 1
3
4
1
0
1 1 1
0
0
1
3
0
4
= 4.
(行列式按第一行展开式)
(第一行倍数分别加二、三行)
(按第一列展开)
(第一行加第二行)
行列式的计算方法很多,比如一开始还可以用第一列加到第二列. 请同学们自己多多练习.
第 15 页
答案 4 + 3 + 22 + 3 + 4
解析: 行列式的计算方法很多. 计算时, 通过观察行列式的特点来简化计算. 比如本题按第一行展开就没有按第一
列展开计算方便. 按第一列展开后三角形行列式可以直接得出结果.
- 3 -
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
这里按第四列展开为例计算一下.
0
0
4
1
0
1
0
3
2
0
0
1
+ 1
= ( + 1)
1
+ (1)4+3(1)
1
+ (1)3+14
1
1
1
= ( + 1)3 +
0
0
0
4
0
0
0
2
3
1
!
0
1
2
= 4 + 3 + 22 + 3 + 4.
3
也可以利用行列式的性质
0
0
4
1
0
1
0
3
2
0
0
1
+ 1
=
=
=
1
0
3
0
0
4
0
1
2 + + 2
1
0
0
4 3 + 2 + 2 + 3
0
0
0
4 + 3 + 22 + 3 + 4
= 4 + 3 + 22 + 3 + 4.
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
第 3 行的 + 1倍加到第 4 行
第 2 行的2 + + 2倍加到第 4 行
第 1 行的3 + 2 + 2 + 3倍加到第 4 行
第 4 行展开
第 17 页
(1)(2018,3) 答案 2
解析:
A [1, 2, 3] = [1 + 2, 2 + 3, 1 + 3] = [1, 2, 3]
2664 1 0 1
1 1 0
0 1 1
3775,
- 4 -
()
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
因为 1, 2, 3 线性无关,所以 [1, 2, 3] 可逆,为了方便,记 P = [1, 2, 3], 则
2664 1 0 1
1 1 0
0 1 1
3775 P
A = P
2664 1 0 1
=
1 0 1
1 1 0
0 1 1
1 1 0
0 1 1
1, 即 A
jAj =
也可以就关系式 () 两边取行列式,
P 可逆,则 jPj ̸= 0.
AP = P
3775,
1 1 0
0 1 1
2664 1 0 1
3775 , 则有 (相似的矩阵,行列式值相等)
1 0
= 1 (1) = 2.
0 1 1
1
1
0 1
1
1
=
1 1
,
1 0 1
= 2.
1 0 1
1 1 0
0 1 1
1 1 0
0 1 1
jAjjPj = jPj
jAj =
(2)答案 1
解析: 矩阵不可逆, 矩阵行列式为零.
jAj = 0,
jA 2Ej = 0,
j3A + 2Ej = 0,(特征值jE Aj = 0, 特征值的相关知识见第五章)
矩阵 A 的特征值为
矩阵 A + E 的特征值为
行列式 jA + Ej 等于特征值乘积,
= 0, 2,2
3
= 1, 3,
1
3
, (3 阶矩阵 3 个特征值.)
jA + Ej = 1 3 1
3
= 1.
- 5 -
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
(3) 答案 24
解析: 相似矩阵有相同的特征值, 所以矩阵 B 的特征值为 1,2,3,B + E 的特征值为 2,3,4.
jB + Ej = 2 3 4 = 24.
第 22 页
答案 (1, 0, , 0)T
解析: 线性方程组的系数行列式
AT
=
D =
1 a1
1 a2
...
...
1 an
2
1
an1
an1
...
an1
n
由克拉默法则知, 方程组有唯一的解.
=
∏
1⩽ j
2. 伴随矩阵的秩的关系,
) =
r (A
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
8>><>>: n,
1,
0,
r (A) = n,
r (A) = n 1,
r (A) < n 1.
根据题目条件,n r (A) = 2. r (A) = 4 2 = 2 < 4 1, 可得 r (A
) = 0.
选 A.
第 43 页
答案 A
解析: A
= AT 即
可见
那么
= jAj E, 即
又因 AA
2664 A11 A21 A31
A12 A22 A32
A13 A23 A33
3775 =
2664 a11
a12
a13
3775 .
a21
a22
a23
a31
a32
a33
ai j = Ai j (i, j = 1, 2, 3) .
jAj = a11A11 + a12A12 + a13A13 = a2
11
+ a2
12
+ a2
13
= 3a2
11
> 0.
AAT = jAj E.
两边取行列式, 有 jAjjATj = jjAj Ej ) jAj2 = jAj3 ) jAj 等于 0 或 1.
p
3
3
.
从而 3a2
11
= 1, 故 a11 =
第 47 页
答案 A
解析: 因为 B = E + AB, 所以
又因为 C = A + CA, 所以
B AB = E, B (E A) = E, B = (E A)1 .
C CA = A, C (E A) = A, C = A (E A)1 .
- 7 -
2020 线性代数辅导讲义练习参考答案
B C = (E A)1 A (E A)1
= (E A) (E A)1 = E.
所以
正确答案选 A.
2664 2
2
4 2
1 1
1 1
2
3775
第 51 页
答案
解析:
A2019 = P
= P
= P
= P
1 TP
1 TP P
1 TP P
1 T T TP
1
T
1 TP
2018 TP
3775 代入上式,
2664 0 1 1
3775
0 0
0
0 1 1
2664 1 0 0
2 1 0
0 0 1
3775 =
2664 2
1 1
1 1
2
4 2
2
3775 .
其中 T = [0, 1,1]
2664 1
0
1
又 T =
第 54 页
0
0
1
0 0
0 1 1
2664 1
3775 = 1.
3775 [0, 1,1] =
2664 0 1 1
2664 1
3775
2664 3 1 2
3775 .
2 1 0
上式 =
0 0
0 1
0
1 1 1
2 1 1
答案 (I)a = 0, (II)
解析: (I)
A3 = O )A3
= 0 ) jAj = 0
- 8 -