2013江苏省高考高三一轮数学复习专题材料专题12_矩阵与变换.doc

专题12 矩阵与变换 【课标要求】 1．课程目标 本专题的内容包括：二阶矩阵与平面向量、几种常见的平面变换、变换的复合与矩阵的乘法、逆变换与逆矩阵、矩阵的特征值与特征向量、矩阵的简单应用. 通过本专题的教学，使学生了解矩阵是研究图形（向量）变换的基本工具，许多数学模型都可以用矩阵来表示；使学生理解二阶方阵的乘法及性质、逆矩阵和矩阵的特征向量等概念，并以变换和映射的观点理解解线性方程组的意义；初步体会矩阵应用的广泛性，进一步体会代数与几何结合的数形结合思想. 2．复习要求 (1) 二阶矩阵与平面向量 了解矩阵的有关概念；掌握二阶矩阵与平面列向量的乘法；理解矩阵对应着向量集合到 向量集合的映射． (2) 常见的平面变换 理解可以用矩阵来表示平面中常见的几何变换. 掌握恒等、伸压、反射、旋转、投影、切变变换的几何意义及其矩阵表示. 理解矩阵对应的变换把平面上的直线变成直线，即A(λ1α+λ2β)＝λ1Aα+λ2Aβ. 了解单位矩阵. (3) 矩阵的复合与矩阵的乘法 熟练掌握二阶矩阵的乘法；理解两个二阶矩阵相乘的结果仍然是一个二阶矩阵；理解两个二阶矩阵相乘的几何意义. 理解矩阵乘法的简单性质（不满足交换律、满足结合律、不满足消去律）. (4) 二阶逆矩阵 理解逆矩阵的意义；掌握二阶矩阵存在逆矩阵的条件. 理解逆矩阵的唯一性和 (AB)-1＝B-1A-1 等简单性质，并了解其在变换中的意义.会从几何变换的角度求出AB的逆矩阵. 了解二阶行列式的定义；会用二阶行列式求逆矩阵和解方程组. 能用变换与映射的观点认识解二元线性方程组解的意义.会用系数矩阵的逆矩阵解方程组. 能通过系数矩阵理解二元线性方程组解的存在性、唯一性. (5) 二阶矩阵的特征值与特征向量 掌握矩阵特征值与特征向量的定义,能从几何变换的角度说明特征向量的意义. 会求二阶矩阵的特征值与特征向量. 利用矩阵的特征值与特征向量给出的简单表示. (6) 二阶矩阵的简单应用 初步了解高阶矩阵． 了解矩阵的简单应用． 3．复习建议 (1) 对矩阵概念的理解应通过大量举例进行，使学生认识到矩阵的实际背景及学习必要．并注意本专题的矩阵只对具体的二阶方阵加以讨论，而不讨论一般m×n阶矩阵以及（aij）形式的表示. （2）强化学生对二阶矩阵与平面列向量乘法的几何意义的理解，使他们认识并理解矩阵是向量集合到向量集合的映射． (3) 对几种常见平面变换的复习是本专题的一个重点．应注意揭示新旧知识的异同点,注重新旧知识的整合与循环上升，通过具体的实例让学生认识到，某些几何变换可以用矩阵来表示． (4) 对二阶矩阵的乘法应使学生熟练掌握其运算规则，了解相关运算律，并能通过平面变换理解其几何意义． (5) 二阶矩阵的逆矩阵是复习的另一个重点，应使学生明晰逆矩阵存在的条件，及其唯一性，能准确求解二阶矩阵的逆矩阵，并能从几何变换的角度加以理解应用．能用逆矩阵的方法求解 二元线性方程组，并能推广到均为二阶矩阵的情形，即． 　　(6) 对特征值与特征向量的复习一要学生掌握其代数求解方法，二要从几何变换角度讨论矩阵的特征向量定义及特征向量作为不变量的意义，对特征多项式只作为求解特征值的一个工具使用，不展开讨论． (7) 矩阵的应用是个难点，应通过应用使学生了解学习矩阵的必要性，感受矩阵在密码学，经济领域，生物学领域及网络图中的简单应用，但所用实例难度以教材为标杆． (8) 充分重视本专题教材上的例习题,应做到条条落实，切记＂忘本＂． 本专题的复习应避免两个极端．一是不注意考试说明中的要求，将大学知识简单下放，苦煞学生；二是不重视本专题的复习，以它不是高中数学核心知识为由，敷衍了事． 【典型例题】 例1 求矩阵的逆矩阵.(2009江苏卷) 解：设矩阵A的逆矩阵为则 即故 解得：， 从而A的逆矩阵为. 或由逆矩阵知识则直接可得答案． 例已知曲线： 将曲线绕坐标原点逆时针旋转后，求得到的曲线的方程； 解由题设条件，， ，即有， 解得，代入曲线的方程为。 所以将曲线绕坐标原点逆时针旋转后，得到的曲线是。 例已知矩阵，其中，若点在矩阵的变换下得到点， （1）求实数a的值； （2）求矩阵的特征值及其对应的特征向量. 解：（1）由=， ∴. （2）由（1）知，则矩阵的特征多项式为 令，得矩阵的特征值为与4. 当时， ∴矩阵的属于特征值的一个特征向量为; 当时， ∴矩阵的属于特征值的一个特征向量为. 例４自然界生物种群的成长受到多种条件因素的影响，比如出生率、死亡率、资源的可利用性与竞争、捕食者的猎杀乃至自然灾害等等.因此，它们和周边环境是一种既相生又相克的生存关系.但是，如果没有任何限制，种群也会泛滥成灾.现假设两个互相影响的种群X，Y随时间段变化的数量分别为{an}，{bn}，并有