From 2e0c402add5d53e2ab44d9fc25c2e3a4aaaca33f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Elwood <3286545699@qq.com> Date: Mon, 29 Dec 2025 21:08:14 +0800 Subject: [PATCH] vault backup: 2025-12-29 21:08:14 --- .../试卷/1231线性代数考试卷.md | 108 ++++++++++++++++-- 1 file changed, 100 insertions(+), 8 deletions(-) diff --git a/编写小组/试卷/1231线性代数考试卷.md b/编写小组/试卷/1231线性代数考试卷.md index 8a34ca1..d618d20 100644 --- a/编写小组/试卷/1231线性代数考试卷.md +++ b/编写小组/试卷/1231线性代数考试卷.md @@ -185,19 +185,21 @@ $$ \end{vmatrix} $$ - +--- 13. 设$A=\begin{bmatrix}1 & -1 & 0 & -1 \\ 1 & 1 & 0 & 3 \\ 2 & 1 & 2 & 6\end{bmatrix},B=\begin{bmatrix}1 & 0 & 1 & 2 \\ 1 & -1 & a & a-1 \\ 2 & -3 & 2 & -2\end{bmatrix}$,向量$\alpha=\begin{bmatrix}0\\2\\3\end{bmatrix},\beta=\begin{bmatrix}1\\0\\-1\end{bmatrix}$. -(1)证明:方程组$Ax=\alpha$的解均为方程组$Bx=\beta$的解; -(2)若方程组$Ax=\alpha$与方程组$Bx=\beta$不同解,求$a$的值. - + + (1)证明:方程组$Ax=\alpha$的解均为方程组$Bx=\beta$的解; + (2)若方程组$Ax=\alpha$与方程组$Bx=\beta$不同解,求$a$的值. +--- 解析: (1)证明:$[A\ \ \alpha] \rightarrow \begin{bmatrix}1 & 0 & 0 & 1 & 1\\0 & 1 & 0 & 2 & 1\\0 & 0 & 1 & 1 & 0\end{bmatrix}$,于是$Ax=\alpha$的通解为$$x=k\begin{bmatrix}-1\\-2\\-1\\1\end{bmatrix}+\begin{bmatrix}1\\1\\0\\0\end{bmatrix},$$把方程$Bx=\beta$还原成方程组得$$\begin{cases}x_1&+x_2&+x_3&+2x_4&=1\\x_1&-x_2&+ax_3&+(a-1)x_4&=1\\2x_1&-3x_2&+2x_3&-2x_4&=-1\end{cases}$$把$Ax=\alpha$的解带入上方程组,显然符合,故方程组$Ax=\alpha$的解均为方程组$Bx=\beta$的解. (2)方程组$Bx=\beta$与方程组$Ax=\alpha$不同解,而由上一题,方程组$Ax=\alpha$的解是$Bx=\beta$的解的真子集,于是$\dim N(A)<\dim N(B),r(A)=3>r(B),r(B)\le2$.对$B$进行初等行变换得$$B\rightarrow\begin{bmatrix}1&0&1&2\\0&1&0&2\\0&0&a-1&a-1\end{bmatrix},$$于是$a=1$. +--- 14. (10 分)设 $$ @@ -213,7 +215,97 @@ $$ $$ 在基 $\beta_1, \beta_2, \beta_3$ 下的坐标。 +--- + +解析: + +已知: + +$$ +A = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) = +\begin{bmatrix} +1 & 2 & 1 \\ +0 & 1 & 1 \\ +-1 & 1 & 1 +\end{bmatrix}, +$$ + +$$ +B = (\beta_1, \beta_2, \beta_3) = +\begin{bmatrix} +0 & -1 & 0 \\ +1 & 1 & 2 \\ +1 & 0 & 1 +\end{bmatrix}. +$$ + +设 $u$ 在基 $\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3$ 下的坐标为 $x = (1, 2, -3)^T$,在基 $\beta_1, \beta_2, \beta_3$ 下的坐标为 $y$,则 + +$$ +u = (\alpha_1, \alpha_2, \alpha_3) x = (\beta_1, \beta_2, \beta_3) y, +$$ + +即 + +$$ +Ax = By. +$$ + +因为 $B$ 可逆,所以 + +$$ +y = B^{-1} A x. +$$ + +用增广矩阵求解 $y$: + +$$ +(B, Ax) = +\begin{bmatrix} +0 & -1 & 0 & \vert & 2 \\ +1 & 1 & 2 & \vert & -1 \\ +1 & 0 & 1 & \vert & -2 +\end{bmatrix} +$$ + +作行初等变换: + +$$ +\begin{aligned} +&\rightarrow +\begin{bmatrix} +1 & 0 & 1 & \vert & -2 \\ +0 & 1 & 1 & \vert & 1 \\ +0 & -1 & 0 & \vert & 2 +\end{bmatrix} \\ +&\rightarrow +\begin{bmatrix} +1 & 0 & 1 & \vert & -2 \\ +0 & 1 & 1 & \vert & 1 \\ +0 & 0 & 1 & \vert & 3 +\end{bmatrix} \\ +&\rightarrow +\begin{bmatrix} +1 & 0 & 0 & \vert & -5 \\ +0 & 1 & 0 & \vert & -2 \\ +0 & 0 & 1 & \vert & 3 +\end{bmatrix}. +\end{aligned} +$$ + +因此向量 + +$$ +u = \alpha_1 + 2\alpha_2 - 3\alpha_3 +$$ +在基 $\beta_1, \beta_2, \beta_3$ 下的坐标为 + +$$ +y = (-5, -2, 3)^T. +$$ + +--- 15. (12 分)设 $n$ 阶方阵 $A, B$ 满足 $AB = A + B$。 @@ -235,15 +327,16 @@ $$ 求矩阵 $A$。 +--- - - +--- 16. 设矩阵$A=\begin{bmatrix}1&2&1&2\\0&1&t&t\\1&t&0&1\end{bmatrix}$,齐次线性方程组Ax=0的基础解系中含有两个解向量,求Ax=0的通解。 +--- 解析: 因为n=4,$n-\text{rank}A=2$,所以$\text{rank}A=2$。 @@ -256,5 +349,4 @@ $$\to\begin{bmatrix}1&2&1&2\\0&1&t&t\\0&0&-(1-t)^2&-(1-t)^2\end{bmatrix}\to\begi 要使$\text{rank}A=2$,则必有t=1。 此时,与Ax=0同解的方程组为$\begin{cases}x_1=x_3\\x_2=-x_3-x_4\end{cases}$,得基础解系为 $$\boldsymbol{\xi}_1=\begin{bmatrix}1\\-1\\1\\0\end{bmatrix},\ \boldsymbol{\xi}_2=\begin{bmatrix}0\\-1\\0\\1\end{bmatrix}$$ -方程组的通解为$$\boldsymbol{x}=k_1\boldsymbol{\xi}_1+k_2\boldsymbol{\xi}_2,(k_1,k_2为任意常数)$$ - +方程组的通解为$$\boldsymbol{x}=k_1\boldsymbol{\xi}_1+k_2\boldsymbol{\xi}_2,(k_1,k_2为任意常数)$$ \ No newline at end of file