线性代数部分考查内容系统梳理
线性代数部分虽然分值占比不高,但概念抽象、逻辑性强、体系严密,是考生容易失分和拉开差距的领域。易搜职考网提醒考生需格外重视其知识网络的构建。
行列式
行列式是线性代数的工具之一。要求:
- 了解行列式的概念,掌握行列式的性质。
- 会应用行列式的性质和行列式按行(列)展开定理计算行列式,特别是低阶(如三阶、四阶)行列式和高阶(如n阶)行列式的计算(常通过递推、数学归纳法或化为特殊形式)。
【典型示例】n阶范德蒙行列式:
Dn = |1 1 ... 1 |
|a₁ a₂ ... aₙ |
|a₁² a₂² ... aₙ² |
|... ... ... ... |
|a₁ⁿ⁻¹ a₂ⁿ⁻¹ ... aₙⁿ⁻¹|
= ∏1≤j (ai - aj)
【应用】当a₁,a₂,...,aₙ互不相同时,Dn ≠ 0,说明对应线性方程组只有零解。
矩阵
矩阵是贯穿线性代数始终的核心概念。考查要点:
- 理解矩阵的概念,了解单位矩阵、数量矩阵、对角矩阵、三角矩阵、对称矩阵、反对称矩阵和正交矩阵以及它们的性质。
- 掌握矩阵的线性运算、乘法、转置以及它们的运算规律,了解方阵的幂与方阵乘积的行列式的性质。
- 理解逆矩阵的概念,掌握逆矩阵的性质以及矩阵可逆的充分必要条件,理解伴随矩阵的概念,会用伴随矩阵求逆矩阵。
- 理解矩阵初等变换的概念,了解初等矩阵的性质和矩阵等价的概念,理解矩阵的秩的概念,掌握用初等变换求矩阵的秩和逆矩阵的方法。
- 了解分块矩阵及其运算。
【典型示例】矩阵求逆:
A = [[1, 2], [3, 4]],则|A| = -2
A⁻¹ = (1/|A|)A = (-1/2)[[4, -2], [-3, 1]] = [[-2, 1], [3/2, -1/2]]
验证:AA⁻¹ = I成立。
向量组的线性相关性
向量的线性相关性是难点。需要:
- 理解向量的概念,掌握向量的加法和数乘运算法则。
- 理解向量的线性组合与线性表示、向量组线性相关、线性无关的概念,掌握向量组线性相关、线性无关的有关性质及判别法。
- 理解向量组的极大线性无关组和向量组的秩的概念,会求向量组的极大线性无关组及秩。
- 理解向量组等价的概念,理解矩阵的秩与其行(列)向量组的秩之间的关系。
- 了解内积的概念,掌握线性无关向量组正交规范化的施密特方法。
【典型示例】正交化:
α₁ = (1,1,0)ᵀ, α₂ = (1,0,1)ᵀ, α₃ = (0,1,1)ᵀ
β₁ = α₁ = (1,1,0)ᵀ
β₂ = α₂ - (⟨α₂,β₁⟩/⟨β₁,β₁⟩)β₁ = (1,0,1) - (1/2)(1,1,0) = (1/2, -1/2, 1)ᵀ
β₃ = α₃ - (⟨α₃,β₁⟩/⟨β₁,β₁⟩)β₁ - (⟨α₃,β₂⟩/⟨β₂,β₂⟩)β₂
= (0,1,1) - (1/2)(1,1,0) - (1/3)(1/2,-1/2,1) = (-2/3, 2/3, 2/3)ᵀ
线性方程组
线性方程组是线性代数理论的核心应用。要求:
- 会用克拉默法则解线性方程组。
- 理解齐次线性方程组有非零解的充分必要条件及非齐次线性方程组有解的充分必要条件。
- 理解齐次线性方程组的基础解系、通解及解空间的概念。
- 理解非齐次线性方程组解的结构及通解的概念。
- 掌握用初等行变换求解线性方程组的方法。
【典型示例】含参方程组:
x₁ + x₂ + x₃ = 1
x₁ + λx₂ + x₃ = λ
x₁ + x₂ + λx₃ = λ²
系数矩阵A的行列式|A| = (λ-1)²(λ+2)
当λ ≠ 1且λ ≠ -2时,|A| ≠ 0,有唯一解;
当λ = 1时,r(A) = r(A|b) = 1 < 3,无穷多解;
当λ = -2时,r(A) = 2 < r(A|b) = 3,无解。
矩阵的特征值与特征向量及二次型
这部分是综合性较强的章节。考查重点:
- 理解矩阵的特征值和特征向量的概念及性质,会求矩阵的特征值和特征向量。
- 理解相似矩阵的概念、性质及矩阵可相似对角化的充分必要条件,掌握将矩阵化为相似对角矩阵的方法。
- 理解实对称矩阵的特征值和特征向量的性质,掌握实对称矩阵正交相似于对角矩阵的方法。
- 掌握二次型及其矩阵表示,了解二次型秩的概念,了解合同变换与合同矩阵的概念,了解二次型的标准形、规范形的概念以及惯性定理。
- 掌握用正交变换化二次型为标准形的方法,会用配方法化二次型为标准形。
- 理解正定二次型、正定矩阵的概念,并掌握其判别法。
【典型示例】实对称矩阵对角化:
A = [[2, 1], [1, 2]],特征方程:|λI - A| = (λ-3)(λ-1) = 0
λ₁=3时,特征向量α₁=(1,1)ᵀ;λ₂=1时,α₂=(1,-1)ᵀ
正交矩阵Q = (1/√2)[[1,1],[1,-1]],则Q⁻¹AQ = diag(3,1)