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分类号陕西师范大学学士学位论文伴随矩阵的性质及其应用作者单
分类号
陕西师范大学学士学位论文
作 者 单 位 数学与信息科学学院
作 者 姓 名
专 业班 级 专业级班
指 导 老 师
提 交 时 间 年月
伴随矩阵的性质及其应用
甲乙丙
(2007级班)
指导教师
摘 要:
关键词:
在高等数学中,矩阵扮演了及其重要的角色.例如,在求解线性方程组解的过程中,人们利用矩阵不仅可以简洁明了地表示原先大型复杂的线性方程组,而且根据矩阵的性质还可以方便地判断线性方程组解的情况,甚至还可以用矩阵来表示出线性方程组的解.
伴随矩阵是人们在研究逆矩阵时引入的,利用伴随矩阵我们可以得到原矩阵的逆矩阵.而且通过对伴随矩阵的性质的研究,人们不难发现它与原矩阵之间存在许多相似之处.例如,由原矩阵的可逆性易得到所对应的伴随矩阵的可逆性,两个矩阵之间的等价、相似、合同等关系也可以被它们所对应的伴随矩阵很好的复制过去,从而通过对伴随矩阵性质的研究可以推测原矩阵的性质.
另外,在近几年的数学类硕士研究生招生考试中,有关伴随矩阵的题目也经常出现.如果考生能够了解一些有关伴随矩阵的性质,那么对他们的解题无疑会有巨大的帮助.因而,对伴随矩阵性质及其应用的研究具有重要的理论意义和应用价值.
本文首先将简单介绍伴随矩阵的定义及表示法;然后将系统论证一般伴随矩阵所拥有的共同性质,主要分为两类:其一是关于单个伴随矩阵的性质,其二是关于两个及其以上的伴随矩阵之间关系的性质;接着将对一类特殊伴随矩阵——自伴随矩阵进行研究,并成功对其分类;最后我们将结合实例指出伴随矩阵在研究生入学考试命题中所处重要的地位.
1 伴随矩阵的定义及其表示
1.1 伴随矩阵的定义
定义 设是矩阵
中元素的代数余子式,矩阵
称为的伴随矩阵.
1.2 伴随矩阵的表示
本文用表示矩阵的伴随矩阵.
2 伴随矩阵的性质及其证明
伴随矩阵拥有许多较好的性质,本文以伴随矩阵为研究对象,主要介绍一般伴随矩阵所共同拥有的性质及特殊伴随矩阵——自伴随矩阵所特有的性质.此外还对实对称自伴随矩阵进行了分类.
2.1 一般伴随矩阵性质的“共性”
一般伴随矩阵具有丰富的性质,文中以性质涉及的伴随矩阵的个数入手,将“共性”分为两类,一类是单个伴随矩阵所有的性质,另一类是两个伴随矩阵传递两个原矩阵之间关系的性质.
2.1.1 伴随矩阵的自身性质
性质2.1.1
证明 不妨设
.
由的定义可知:
.
根据矩阵乘法的法则可知,
.
因为(文中代表零矩阵),所以.
……
3 伴随矩阵性质的应用
由于伴随矩阵具有良好的性质,因此无论是在数学类还是工学类、经济类的研究生升学考试中其所占分值都较大.
1987—2003年间全国硕士研究生考试数学(工学类和经济类)命题中伴随矩阵
所占矩阵部分的分值百分比
数学一 数学二 数学三 数学四 平均=16.75% 20% 7.1% 23.2% 16.8% 注:1.数学二中伴随矩阵所占矩阵的分值百分比只统计了1997年—2003年,其余为1987年—2003年.
2.此处伴随矩阵所占百分比不包括用伴随矩阵求可逆矩阵逆矩阵的情况.
分析上表可以发现,伴随矩阵在考试中处于重要地位,主要原因是它可以和其它很多知识点之间建立关系.不仅可以和矩阵的逆、转置、运算规则,还可以和矩阵的分块、秩等有密切联系.而且对研究生入学考试中有关伴随矩阵的题目进行统计分类可以发现,其中考察其性质占多数,主要有性质2.1.2、性质2.1.6和性质2.1.8等.如果我们的考研同学可以对伴随矩阵有所深入的了解,那对他们解决这类问题无疑会有巨大的帮助.
现摘入少许类型的历年真题,以供参考.
3.1 关于伴随矩阵的运算
例3.1.1 设为阶矩阵,,则
解 由矩阵的运算法则可知,
.
又由性质2.1.2可知,
,.
所以
.
例3.1.2 设三阶方阵的伴随矩阵为,且,求的值.
解 由可知是可逆矩阵且,所以
.
其实,像这种简单的应用伴随矩阵性质运算求解的题目还有好多,只要我们能抓住矩阵运算的一般法则,并灵活应用伴随有关性质即可.
……
伴随矩阵是一类特殊的矩阵,它具有很多优良的性质.本文首先系统地阐述和证明了一般伴随矩阵性质的“共性”,接着在此基础上讨论了一类特殊的伴随矩阵——实对称自伴随矩阵的性质,并根据性质对其分类,最后指出伴随矩阵性质的广泛应用.
伴随矩阵较早为人们所关注,因而对它性质的研究也较为全面,特别是一般伴随矩阵性质的“共性”的研究.但是对于特殊的伴随矩阵,比如自伴随矩阵性质的研究较为缺乏,本文在受到王航平老
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