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  • 向量组与向量空间

    1、n个有次序的数,组成的数组称为n维向量,这n个数称作分量,第i个数称作第i个分量。由若干个同维向量可组成向量组

    2、向量组A与系数k的线性组合表示为:

         如果:

         则称向量b可以有向量组X线性表示

    3、向量组B可以由向量组A线性表示的充要条件是R(A)=R(A,B),而两个向量组等价的条件是R(A)=R(B) =R(A,B)

    4、线性相关与线性无关:如果存在不全为0的数k1,k2...km,使得

         则称向量组A是线性相关的,否则称为线性无关。对于m=2的情况,即只有两个向量a1,a2,线性相关的几何意义是二者共线,对于m=3的情况,其意义是3向量共面。判断线性相关的条件是R小于向量的个数。

    5、线性相关与方程组,线性相关的代数意义即为齐次线性方程组:Ax=0有非零解。即R(A)小于未知数的个数

    6、最大无关组所含向量的个数,为向量组的秩,也即在求最大无关组时,先求出向量组的秩,再根据R的大小选取无关组。

    7、齐次线性方程组的基础解系与通解。如一个齐次线性方程组的系数矩阵R(A)如下图形式,并且经过行变换化为最简式。


    向量组与向量空间可以得到如下形式,其中x3与x4是自由未知数


    令第一组数据x3=1,x4=-3;第二组数据x3=0,x4=4,可得基础解析(个数等于n-r)

    其通解为:



    8、非齐次线性方程组的基础解系与通解。如一个非齐次线性方程组的系数矩阵R(A)如下图形式,并且经过行变换化为最简式。

    我们带入方程得到:


    x3为自由未知数,我们为了得到一个解,令x3=0,则:


    接下来求基础解系,因为r=3,则基础解系的个数为n-4=4-3=1。求基础解系时要忽略参数,将方程组考虑为齐次线性方程组,则:

    其中我们令x3=1,则方程的基础解系为:


    而原非齐次线性方程组的通解为:


    9、向量空间:设V为n维向量的集合,若V非空,且对于加法及乘数运算封闭,则称集合V为向量空间。

    10、齐次线性方程组的解集为向量空间,称为解空间;非齐次线性方程组的解不是向量空间。

    11、设V为向量空间,若r个向量a1,a2,...,ar属于V,且满足a1,a2,...,ar线性无关,V中的任意一个向量都可由这r个向量表示,则称a1,a2,...,ar是向量空间的一个基,r称为向量空间的维数,V为r维向量空间。如果把向量空间看做向量组,那么V的基就是最大无关组,r就是V的秩。

    12、由于空间V中的任一向量X都可由基a1,a2,...ar来表示为:


            则称k1,k1,...,kr为X在基a1,a2,...,ar的坐标

    13、由矩阵运算第15条,我们可以推出:若r个向量所组成的矩阵非满秩,即其对应行列式的值为0,则几个向量线性相关;若其矩阵满秩,行列式值非0,则r个向量线性无关,其组成的空间V称为r维空间,这r个向量称为V的一个基。








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