由于这是第一次写笔记 ,会有很多数学公式。主要参考了洛谷LaTeX格式手册和katex手册。
承接上一节课#
这是一个一般的线性方程组
(∗)⎩⎨⎧a1,1x1+a1,2x2+⋯+a1,nxn=b1a2,1x1+a2,2x2+⋯+a2,nxn=b2⋮am,1x1+am,2x2+⋯+am,nxn=bm这是一个齐次线性方程组
⎩⎨⎧a1,1x1+a1,2x2+⋯+a1,nxn=0a2,1x1+a2,2x2+⋯+a2,nxn=0⋮am,1x1+am,2x2+⋯+am,nxn=0齐次线性方程组一定有解,至少存在有零解。若 m<n 则一定有非零解。
1.2矩阵#
定义 设m,n≥1,且设F是一个数域
由F中m⋅n个数ai,j(i=1,2,…mj=1,2,…,n)构成矩阵图表
a11a21⋮am1a12a22⋮am2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮amn或a11a21⋮am1a12a22⋮am2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮amn称为数域F上的m行n列矩阵(matrix),简称为m×n矩阵。特别地,若m=n,则称为方阵,也称为n阶方阵
通常用大写字母A,B,C,…表示矩阵例如A=(ai,j)m×n=(ai,j)当上下文清楚时可以省略m×n
记
Mm×n(F)={A=(ai,j)m×n∣ai,j∈F}=Fm×nMn×n(F)=Mn(F)由线性方程组(∗)得到两个矩阵
A=(ai,j)m×n,A~=Ab1⋮bm∈Mm×n+1(F)A称为系数矩阵(coefficientmatrix),A~称为增广矩阵(augmentedmatrix)与线性方程组的初等变换类似,可以对系数矩阵(增广矩阵)作如下变换:
- 交换两行位置
- 用一个非0的数乘以某一行
- 将某一行乘以k加到某一行上
上面的三种变换称为矩阵的初等变换 (elementaryrowtransformation/operation),类似地有初等列变换 (elementarycolumntransformation/operation)
1.3向量空间#
n维向量空间称为Fn
向量:具有大小和方向的量n
定义:设 n≥1,F是一个数域,由F中的n个数a1,a2,…,an构成的有序数组。α=(a1,a2,…,an)称为F上的n维(行)向量
记F={(a1,a2,…,an)∣a1,a2,…,an∈F}有时为了表达方便,会考虑n维列向量α=a1a2⋮an,其中ai∈F向量的加法与数乘:
设 F 是一个数域,且 n≥1。
记
Fn={(a1,a2,…,an)∣a1,a2,…,an∈F}在 Fn 上定义向量的加法以及数与向量的乘法(简称数乘)。
设
α=(a1,a2,…,an),β=(b1,b2,…,bn)∈Fn且 k∈F,定义
α+β=(a1+b1,a2+b2,…,an+bn)kα=(ka1,ka2,…,kan)记 0=(0,0,…,0) 称 0 为零向量。
对于 α=(a1,a2,…,an) 记 −α=(−a1,−a2,…,−an) 称 −α 为 α 的负向量。
根据定义,上述两个运算满足如下性质。
其中
α,β,γ∈Fn,k,l∈F
- (VS1) 加法结合律 (α+β)+γ=α+(β+γ)
- (VS2) 加法交换律 α+β=β+α
- (VS3) 零向量 α+0=α
- (VS4) 负向量 α+(−α)=0
- (VS5) 单位元 1α=α
- (VS6) 数乘结合律 (kl)α=k(lα)
- (VS7) 数乘对数的加法满足分配律 (k+l)α=kα+lα
- (VS8) 数乘对向量加法满足分配律 k(α+β)=kα+kβ
以上八条性质就是向量加法与数乘所满足的基本运算性质。
向量和线性方程组
A=a11a21⋮am1a12a22⋮am2⋯⋯⋱⋯a1na2n⋮amnαi=(ai,1,ai,2,…,ai,n)称为A的第i行向量βj=a1,ja2,j⋮am,j称为A的第j列向量可见
A=α1α2⋮αm=(β1,β2,…,βn)A~=(β1,β2,…,βn,β)由此,线性可以表示为
β1x1+β2x2+⋯+βnxn=β现在考虑(∗)是否有解。现在可以这样表述:
(∗)有解,当且仅当其常数项组成的列向量是其未知量系数组成的n个m维列向量的倍数的和定义
设α1,α2,…,αs∈Fn(n维向量)k1,k2,…,ks∈F称k1α1+⋯+ksαs称为α1,…,αs的一个线性组合(linearcombination)设α1,α2,…,αs,α∈Fn若α=k1α1+k2α2+⋯+ksαs则称α可用α1,…,αs线性表示
不行了,打这个文章好力竭,数学公式好难打,不如手写✍️
在使用数学公式的时候,在$ $之内的汉文字符需要用\text{}来框住,不然会出现偶尔的编码问题。
以下是发布后发现的错误,按所在小节列出。
已修正
- 「1.2矩阵」定义中“若 m=n 称为方阵,称为 n 阶方阵”,改为“若 m=n,则称为方阵,也称为 n 阶方阵”。
- 「1.2矩阵」初等变换一段,“称上面的三种变换称为…”多了一个“称”,已删去。
- 「1.2矩阵」定义中的 m,n≤1(小于等于)应为 m,n≥1(大于等于),已修正。
- 「1.3向量空间」定义中的 n≤1 应为 n≥1,已修正。
- 全文有 12 个独立公式原来写在同一行的
$$...$$ 中,或用单个 $ 包住,被渲染成了行内公式,已改为单独成行显示。
待修正
- 「1.3向量空间」定义下方“记 F={(a1,a2,…,an)∣…}”应为 Fn。
- 「1.2矩阵」增广矩阵所属的 Mm×n+1(F) 宜写成 Mm×(n+1)(F)。
- 「1.3向量空间」中“向量:具有大小和方向的量n”,末尾多了一个 n。
- 「向量和线性方程组」中“由此,线性可以表示为”,应为“由此,线性方程组可以表示为”;式中的 β 指常数项组成的列向量 β=(b1,b2,…,bm)T,前文未定义。
- 「向量和线性方程组」线性组合的定义中“称…称为…的一个线性组合”多了一个“称”。
- 文末关于
\text{} 的小贴士补充:只有公式里夹着汉字时才需要用 \text{},整句中文直接写在公式外面即可,否则长公式在手机上会超出屏幕。