近日,【《线性代数》同济大学第四版课后答案】引发关注。《线性代数》是高校理工科学生必修的一门基础课程,而同济大学编写的《线性代数》(第四版)因其内容系统、逻辑清晰、例题丰富,成为许多高校的教材首选。为了帮助学生更好地掌握课程内容,理解知识点的应用,以下是对该教材课后习题的总结与部分典型题目的解答汇总。
一、章节概览
本教材共分为六章,涵盖了线性方程组、矩阵、行列式、向量空间、特征值与特征向量、二次型等核心内容。每一章均配有大量练习题,旨在巩固知识、提升解题能力。
以下是各章的课后习题类型和重点内容简要总结:
章节 | 内容概述 | 习题类型 | 重点难点 |
第一章:行列式 | 行列式的定义、性质及计算方法 | 计算行列式、证明行列式性质 | 行列式的展开与化简 |
第二章:矩阵 | 矩阵的基本运算、逆矩阵、分块矩阵 | 矩阵加减乘法、求逆、分块计算 | 矩阵的逆与伴随矩阵 |
第三章:线性方程组 | 线性方程组的解法、秩与解的结构 | 求解线性方程组、判断解的存在性 | 齐次与非齐次方程组的解 |
第四章:向量组与线性相关 | 向量组的线性相关性、极大无关组 | 判断线性相关、求极大无关组 | 向量空间的基与维数 |
第五章:特征值与特征向量 | 特征值、特征向量的计算与应用 | 求特征值、特征向量、对角化 | 对称矩阵的正交对角化 |
第六章:二次型 | 二次型的标准形、规范形 | 化简二次型、判断正定性 | 正交变换与合同变换 |
二、典型题目解析(部分)
以下是一些典型题目的解答示例,供参考学习:
1. 第一章:行列式
题目:计算行列式
$$
\begin{vmatrix}
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 \\
7 & 8 & 9 \\
\end{vmatrix}
$$
解答:
利用行列式展开或化简,可得该行列式为0,因为第三行是第一行的两倍加第二行。
2. 第二章:矩阵
题目:设 $ A = \begin{bmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{bmatrix} $,求 $ A^{-1} $。
解答:
首先计算行列式 $
则 $ A^{-1} = \frac{1}{-2} \begin{bmatrix} 4 & -2 \\ -3 & 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} -2 & 1 \\ 1.5 & -0.5 \end{bmatrix} $。
3. 第三章:线性方程组
题目:解线性方程组
$$
\begin{cases}
x + y + z = 6 \\
2x + 3y + 4z = 20 \\
3x + 4y + 5z = 26 \\
\end{cases}
$$
解答:
通过消元法或矩阵求解,最终得到唯一解:$ x=1, y=2, z=3 $。
4. 第四章:向量组
题目:判断向量组 $ \alpha_1 = (1, 0, 1), \alpha_2 = (0, 1, 1), \alpha_3 = (1, 1, 2) $ 是否线性相关。
解答:
构造矩阵并求其秩,发现秩为2,小于向量个数3,因此该向量组线性相关。
5. 第五章:特征值与特征向量
题目:求矩阵 $ A = \begin{bmatrix} 2 & 1 \\ 1 & 2 \end{bmatrix} $ 的特征值与特征向量。
解答:
特征多项式为 $ (\lambda - 2)^2 - 1 = 0 $,解得 $ \lambda_1 = 3, \lambda_2 = 1 $。
对应特征向量分别为 $ \begin{bmatrix} 1 \\ 1 \end{bmatrix} $ 和 $ \begin{bmatrix} 1 \\ -1 \end{bmatrix} $。
6. 第六章:二次型
题目:将二次型 $ f(x_1, x_2, x_3) = x_1^2 + 2x_2^2 + 3x_3^2 + 2x_1x_2 + 4x_2x_3 $ 化为标准形。
解答:
通过配方法或正交变换,可将其化为标准形 $ f = y_1^2 + y_2^2 + y_3^2 $。
三、学习建议
1. 注重基础概念:如行列式的性质、矩阵的逆、向量的线性相关性等。
2. 多做练习题:尤其是涉及计算和证明的题目,有助于加深理解。
3. 结合图形理解:如特征值与几何变换的关系,有助于直观掌握抽象概念。
4. 善于总结归纳:建立自己的错题本,定期复习。
通过系统的练习和深入的理解,可以有效提高线性代数的学习效果,为后续课程打下坚实的基础。希望以上内容能为你的学习提供帮助!
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