考研数学矩阵及矩阵对角化讲解
首先要理解矩阵的概念,明白矩阵不是数,不能全部套用数的运算法则,但在某些方面又有一定的共通性。如:(1)矩阵乘积不具有交换性,一般地,对于n阶矩阵A和B,AB≠BA;(2)不是任意两个矩阵就可进行加减乘的运算,加减运算要求矩阵行数和列数都相等,乘积运算的要求:矩阵A和B相乘,要求A是m行n列,B是n行s列,即前面的矩阵的列数必须等于后面矩阵的行数,不相等则不能相乘,乘积得到的矩阵是m行s列的。以上都是简单的两个例子,目的是让考生在复习和做题时警惕,不要想当然的去处理一些问题,而应该多加思考理解好每条概念、定理。逆矩阵是矩阵中很重要的一个概念,且在线性代数中有重要应用。需要重点掌握的有:(1)矩阵可逆的充要条件,n阶矩阵A可逆的充要条件是∣A∣≠0;(2)逆矩阵的求法,a.伴随矩阵法,A-1=∣A∣-1A*;b.初等变换法,(A︱E)行变换→(E︱A-1);(3)逆矩阵的概念和性质。矩阵的秩是矩阵的另一个重要概念,大纲要求理解矩阵的秩的概念,掌握用初等变换求矩阵的秩的方法,另外矩阵秩的性质要熟练掌握,r(A)= r(AT)= r(AAT)= r(ATA);r(A±B)≤r(A)+ r(B);r(AB) ≤min{ r(A), r(B)};AB=O,则r(A)+ r(B) ≤n,等。
然后是矩阵对角化的概念:对于n阶矩阵A,若存在一个n阶可逆矩阵P,使P-1AP=Λ(Λ为对角矩阵)成立,则称A可相似对角化,否则就称A不可对角化。概念是要牢记于心的。
重要定理:若n阶矩阵A可以对角化,则对角矩阵Λ的n个主对角线元素必是A的n个特征值λ1,λ2,…,λn(包括重根),其相似变换矩阵P的n个列向量X1,X2,…,Xn是A的分别属于λ1,λ2,…,λn的特征向量,且X1,X2,…,Xn线性无关,即有:P-1AP=Λ,其中Λ=diag(λ1,λ2,…,λn),P=(X1,X2,…,Xn)为可逆阵,且AXj=λXj(j=1,2,…,n).
并非所有的n阶矩阵都可对角化,只有满足一定条件的矩阵才可对角化。将n阶矩阵A通过相似变换化成对角阵的计算步骤也是需要牢牢掌握的,由于此部分内容较简单,各位考生可自行翻阅《考研数学复习大全》这部分内容来学习掌握,并结合书内典型例题加强理解。
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