四、向量组
1.N维向量的定义
注:向量实际上就是特殊的矩阵(行矩阵和列矩阵)。
2.向量的运算:
(1)加减、数乘运算(与矩阵运算相同);
(2)向量内积 α'β=a1b1+a2b2+…+anbn;
(3)向量长度
|α|=√α'α=√(a1^2+a2^2+…+an^2) (√ 根号)
(4)向量单位化 (1/|α|)α;
(5)向量组的正交化(施密特方法)
设α1,α 2,…,αn线性无关,则
β1=α1,
β2=α2-(α2’β1/β1’β)*β1,
β3=α3-(α3’β1/β1’β1)*β1-(α3’β2/β2’β2)*β2,………。
3.线性组合
(1)定义 若β=k1α1+k2α 2+…+knαn,则称β是向量组α1,α 2,…,αn的一个线性组合,或称β可以用向量组α1,α 2,…,αn的一个线性表示。
(2)判别方法 将向量组合成矩阵,记
A=(α1,α 2,…,αn),B=(α1,α2,…,αn,β)
若 r (A)=r (B),则β可以用向量组α1,α 2,…,αn的一个线性表示;
若 r (A)≠r (B),则β不可以用向量组α1,α 2,…,αn的一个线性表示。
(3)求线性表示表达式的方法:
将矩阵B施行行初等变换化为最简阶梯阵,则最后一列元素就是表示的系数。
4.向量组的线性相关性
(1)线性相关与线性无关的定义
设 k1α1+k2α2+…+knαn=0,
若k1,k2,…,kn不全为0,称线性相关;
若k1,k2,…,kn全为0,称线性无关。
(2)判别方法:
① r(α1,α 2,…,αn)<n,线性相关;
r(α1,α 2,…,αn)=n,线性无关。
②若有n个n维向量,可用行列式判别:
n阶行列式aij=0,线性相关(≠0无关) (行列式太不好打了)
5.极大无关组与向量组的秩
(1)定义 极大无关组所含向量个数称为向量组的秩
(2)求法 设A=(α1,α 2,…,αn),将A化为阶梯阵,则A的秩即为向量组的秩,而每行的第一个非零元所在列的向量就构成了极大无关组。