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2020线性代数辅导讲义练习答案.pdf

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《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 微信公众号
目录 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第 71 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第 175 页 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 -
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