用完全抽象的矩阵证明矩阵乘法的转置运算律

一、前言 前言 - 荒原之梦

在本文中,「荒原之梦考研数学」将使用完全抽象的矩阵证明下面的定理(矩阵乘法的转置运算律):

$$
\textcolor{springgreen}{
(\boldsymbol{A} \boldsymbol{B})^{\top} = \boldsymbol{B}^{\top} \boldsymbol{A}^{\top}
}
$$

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对抽象矩阵/行列式的计算,要尽可能“拖延”代入具体数值的时间

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$, $\boldsymbol{B}$ 是三阶方阵,且满足等式 $\boldsymbol{A}^{2} \boldsymbol{B}$ $-$ $\boldsymbol{A}$ $-$ $\boldsymbol{B}$ $=$ $\boldsymbol{E}$, 若 $\boldsymbol{A}$ $=$ $\begin{bmatrix} 1 & 0 & 1 \\ 0 & 2 & 0 \\ -2 & 0 & 1 \end{bmatrix}$, 则:

$$
\begin{vmatrix}
\boldsymbol{B}
\end{vmatrix} = ?
$$

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基于主对角线元素复杂度梯度的矩阵/行列式化简策略

一、前言 前言 - 荒原之梦

在「荒原之梦考研数学」的另一篇文章《矩阵/行列式 的一个优化策略》中,我们首次提出了在包含多个 $0$ 元素的矩阵/行列式中 的一个优化策略,那么,如果初始的矩阵/行列式中没有 $0$ 元素,或者只有少量的 $0$ 元素该怎么办呢?

在本文中,我们将以矩阵/行列式的主对角线为基准,通过元素复杂度梯度排列的方式,给同学们提供一种适用性更广泛的矩阵/行列式化简的方法。

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投石问路:线性代数中的升阶法详解

一、前言 前言 - 荒原之梦

在对高阶行列式进行计算的时候,其中一种计算方式就是“升阶”,也就是将原来的 $n$ 阶行列式升为 $n+1$ 阶行列式。

那么,什么样的行列式可以尝试升阶操作?怎么进行升阶操作?升阶之后该怎么进行接下来的计算呢?

在本文中,「荒原之梦考研数学」将就以上问题为同学们详细讲解。

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矩阵/行列式消 $0$ 的一个优化策略

一、前言 前言 - 荒原之梦

大部分时候,在对矩阵或者行列式进行运算的时候,我们都倾向于通过初等变换使得矩阵/行列式中产生更多的 $0$ 元素,或者说倾向于将矩阵/行列式中的非 $0$ 元素消为 $0$ 元素(在本文中,我们将这一类操作简称为“消 $0$”)。

那么,在消 $0$ 的时候,有什么注意事项呢?该采取什么样的策略,才能尽可能又快又多地消出来更多的 $0$ 元素呢?

在本文中,「荒原之梦考研数学」将为同学们详细讲解。

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二阶矩阵的快速求逆公式

一、前言 前言 - 荒原之梦

求解逆矩阵是线性代数中的一个基本知识点。在考试时的时候,要求解的逆矩阵一般是二阶或者三阶的矩阵,在本文中,「荒原之梦考研数学」就给同学们一个二阶矩阵的快速求逆公式以及该公式的记忆方法。

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对行列式中系数的提取要以行或者列为单位进行

一、题目题目 - 荒原之梦

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借助函数或数列的思想研究向量的变化过程

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{\alpha_{1}}$, $\boldsymbol{\alpha_{2}}$, $\cdots$, $\boldsymbol{\alpha}_{s}$(其中 $s \leqslant n$)是一组 $n$ 维列向量,$\boldsymbol{A}$ 是 $n$ 阶矩阵。如果:

$$
\begin{aligned}
& \boldsymbol{A} \boldsymbol{\alpha}_{1} = \boldsymbol{\alpha}_{2}, \\
& \boldsymbol{A} \boldsymbol{\alpha}_{2} = \boldsymbol{\alpha}_{3}, \\
& \cdots, \\
& \boldsymbol{A} \boldsymbol{\alpha}_{s-1} = \boldsymbol{\alpha}_{s} \neq \mathbf{0}, \\
& \boldsymbol{A} \boldsymbol{\alpha}_{s} = \mathbf{0}
\end{aligned}
$$

请证明向量组 $\boldsymbol{\alpha}_{1}$, $\boldsymbol{\alpha}_{2}$, $\cdots$, $\boldsymbol{\alpha}_{s}$ 线性无关。

难度评级:

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计算“鸡爪型”行列式的思路:消去其中一“爪”

一、题目题目 - 荒原之梦

$$
D = \begin{vmatrix}
\textcolor{orange}{a_{0}} & \textcolor{orange}{1} & \textcolor{orange}{1} & \textcolor{orange}{\cdots} & \textcolor{orange}{1} & \textcolor{orange}{1} \\
\textcolor{orange}{1} & \textcolor{orange}{a_{1}} & 0 & \cdots & 0 & 0 \\
\textcolor{orange}{1} & 0 & \textcolor{orange}{a_{2}} & \cdots & 0 & 0 \\
\textcolor{orange}{\vdots} & \vdots & \vdots & \textcolor{orange}{\ddots} & \vdots & \cdots \\
\textcolor{orange}{1} & 0 & 0 & \cdots & \textcolor{orange}{a_{n−1}} & 0 \\
\textcolor{orange}{1} & 0 & 0 & \cdots & 0 & \textcolor{orange}{a_{n}}
\end{vmatrix} = ?
$$

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“两点确定一条直线”的思想在特例法中的应用

一、前言 前言 - 荒原之梦

“两点确定一条直线”的思想在特例法中的应用 | 荒原之梦考研数学
图 01.

在本文中,「荒原之梦考研数学」将借助几何中“两点之间确定一条直线”的思想,帮助同学们理解什么时候可以使用特例法求解题目答案。

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乘法运算中的矩阵一般不可以“自由流动”,但单位矩阵可以

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$ 和 $\boldsymbol{B}$ 都是 $n$ 阶矩阵,且:

$$
\boldsymbol{A B} = \boldsymbol{E}
$$

则:

$$
\boldsymbol{A} \left[ \boldsymbol{E} – \boldsymbol{A} \left( \boldsymbol{E} + \boldsymbol{A}^{\top} \boldsymbol{B}^{\top} \right)^{-1} \boldsymbol{B} \right] \boldsymbol{B} = ?
$$

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乘以自己还和自己相等的矩阵就是在单位矩阵框架内秩互补的矩阵

一、题目题目 - 荒原之梦

是 $n$ 阶方阵,且满足:

$$
\boldsymbol{A}^{2} = \boldsymbol{A}
$$

请证明:

$$
\mathbf{r} (\boldsymbol{A}) + \mathbf{r} (\boldsymbol{A} – \boldsymbol{E}) = n
$$

难度评级:

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关于由 $\boldsymbol{AB}$ $=$ $\boldsymbol{O}$ 可得 $\mathbf{r} (\boldsymbol{A})$ $+$ $\mathbf{r} (\boldsymbol{B})$ $\leqslant$ $n$ 的一个简单证明方式

一、前言 前言 - 荒原之梦

在本文中,「荒原之梦考研数学」将为同学们证明下面这个公式:

$$
\begin{aligned}
& \boldsymbol{AB} = \boldsymbol{O} \\
\Leftrightarrow & \ \mathbf{r} (\boldsymbol{A}) + \mathbf{r} (\boldsymbol{B}) \leqslant n
\end{aligned}
$$

其中,矩阵 $\boldsymbol{A}$ 和矩阵 $\boldsymbol{B}$ 都是 $n \times n$ 阶方阵。

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关于 $\mathbf{r} (\boldsymbol{A})$ $+$ $\mathbf{r} (\boldsymbol{E}$ $-$ $\boldsymbol{A})$ $\geqslant$ $\mathbf{r} (\boldsymbol{E})$ 的一个简单证明

一、前言 前言 - 荒原之梦

在考研数学的线性代数科目中,我们有时候会遇到要使用下面这个公式的题目:

$$
\mathbf{r} (\boldsymbol{A}) + \mathbf{r} (\boldsymbol{E} – \boldsymbol{A}) \geqslant \mathbf{r} (\boldsymbol{E})
$$

事实上,往年的考研数学真题中也曾出现过要用该性质的题目。但是,同学们在使用这个性质的时候,可能会对上面这个不等式为什么成立产生疑问,在文本中,「荒原之梦考研数学」就给出一种简单的证明方式,帮助同学们解除疑惑。

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