2025-2026学年上学期期末
2025-2026学年上学期期末试卷(回忆整理)(含部分答案)
说明
根据本次提供的手写回忆稿整理,未注明卷别和分值。第二、四题的数字经维护者确认,以本次照片为准;这两题的参考解答待更新,其余参考解答沿用仓库原稿。
一、
求行列式
解:
观察行列式特征,可以提取各行的公因子
得到一个标准的范德蒙德行列式,套公式:
因此,
当然简单变换后直接计算也可以,算量不大
二、
已知矩阵
求 、、、。
本题题面已按照片修正,参考解答待更新。
三、
已知 ,证明 可逆。
解:
我们要证明 可逆,可以通过构造其逆矩阵的方法。 设 ,我们希望找到常数 使得 。
令上式等于 ,比较系数可得方程组:
解得 。
因此,存在矩阵 使得 。 所以 可逆,且其逆矩阵为 。
四、
已知
-
求 到 的过渡矩阵 。
-
在 下的坐标为 ,求它在 下的坐标。
-
在 下的坐标为 ,求它在 下的坐标。
本题题面已按照片修正,参考解答待更新。
五、
证明:所有三阶反对称实矩阵构成的集合 是实线性空间 的子空间。求 的维数及一组基。
解:
-
证明 是子空间
根据定义,三阶反对称矩阵满足 。 设 ,即 ;。
- 非空性:零矩阵 满足 ,故 ,集合非空。
- 加法封闭性: 所以 。
- 数乘封闭性: 所以 。
综上, 是 的子空间。
-
求维数和基
设 ,由 可知主对角线元素均为 0 (),且 。 故 的一般形式为:
其中 为任意实数。 可以看出,任意 均可由这三个线性无关的矩阵线性表示。
因此:
- 维数:
- 一组基:
六、
已知
求向量组的秩、极大线性无关组,并将剩余向量用该极大线性无关组表示。
解:
将向量组构造成矩阵 ,对 进行初等行变换化为行简化阶梯形矩阵:
行变换过程:
-
:
-
:
-
:
-
继续化为行最简形: 利用 消去 和 的第 3 列,再利用 消去 的第 2 列,最终得到:
结论:
-
秩:矩阵的秩为 3,故向量组的秩为 3。
-
极大线性无关组:主元所在列对应的向量 。
-
表示关系: 根据行最简形矩阵的第 4、5 列系数可得:
七、
已知方程组
讨论参数 取何值时,方程组有唯一解、无解或无穷多解;并在方程组有无穷多解时,求其对应齐次线性方程组的基础解系及原非齐次线性方程组的通解。
解:
对增广矩阵 进行初等行变换:
交换行 :
消元::
提取公因子 :
:
讨论:
-
唯一解: 当 且 时,秩 ,方程组有唯一解。
-
无解: 当 时,最后一行变为 。 此时 ,方程组无解。
-
无穷多解: 当 时,原矩阵 为:
方程为 。
对应齐次方程 的基础解系为: 取 ,得 。 取 ,得 。
特解可取 。
通解为:
八、
已知 ,。
-
求与 都正交的向量。
-
求与 同价的标准正交向量组。
解:
-
求正交向量
设所求向量 ,则满足 ,其中
同解方程组为:
取自由变量 为 和 ,得基础解系:
所有与 都正交的向量为 ( 不全为零)。
-
求同价的标准正交向量组
对 进行施密特正交化。 令 。
单位化:
得标准正交向量组: