【數(shù)學(xué)基礎(chǔ)61】每天三道題(數(shù)學(xué)分析+解析幾何+線(xiàn)性代數(shù))
預(yù)備知識(shí):
lim(1+1/n)^n=e.
公式:(axb)^2+(ab)^2=a^2b^2;
雙重向量積:給定空間三向量,先作其中兩個(gè)向量的向量積,再作所得向量與第三個(gè)向量的向量積,那么最后的結(jié)果仍然是一向量,叫做所給三向量的雙重向量積。例如(axb)xc就是三向量a,b,c的一個(gè)雙重向量積;
性質(zhì):(axb)xc是和a,b共面且垂直于c的向量;
(axb)xc=(ac)b-(bc)a;
拉格朗日恒等式:(axb)(a'xb')=(aa')(bb')-(ab')(ba');
(axb)x(a'xb')=(a,b,b')a'-(a,b,a')b'=(a,a',b')b-(b,a',b')a;
(axb,cxd,exf)=(a,b,d)(c,e,f)-(a,b,c)(d,e,f);
右手系/左手系:設(shè)有不共面的三個(gè)向量a,b,c,將它們移到同一始點(diǎn),則a,b決定一個(gè)平面,而c指向平面的一旁,將右手四指并攏與拇指分開(kāi),使四指向掌心彎曲的方向,表示從a的方向經(jīng)過(guò)小于平角的轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到b的方向,此時(shí)若拇指方向與c方向指向平面的同一旁,則稱(chēng)向量組{a,b,c}構(gòu)成右手系,否則稱(chēng)為左手系;
直角標(biāo)架/直角坐標(biāo)系:設(shè)i,j,k是空間中以O(shè)為起點(diǎn)的三個(gè)向量,它們兩兩垂直并且都是單位向量,則O;i,j,k稱(chēng)為空間的一個(gè)以O(shè)為原點(diǎn)的直角標(biāo)架或直角坐標(biāo)系,記為{O;i,j,k};
右手直角標(biāo)架/右手直角坐標(biāo)系:如果向量i,j,k成右手系,那么{O;i,j,k}稱(chēng)為一個(gè)右手架標(biāo)或右手直角坐標(biāo)系;否則稱(chēng)為左手直角架標(biāo)或左手直角坐標(biāo)系;
直角坐標(biāo)系的基向量:我們把i,j,k稱(chēng)為該直角坐標(biāo)系的基向量;
仿射架標(biāo)/仿射坐標(biāo)系:如果我們不要求i,j,k單位長(zhǎng)度且兩兩正交,只要求它們不共面,那么{O;i,j,k}稱(chēng)為空間一個(gè)以O(shè)為原點(diǎn)的仿射架標(biāo)或仿射坐標(biāo)系;
右手仿射架標(biāo)/右手仿射坐標(biāo)系:如果向量i,j,k成右手系,那么{O;i,j,k}稱(chēng)為一個(gè)右手仿射架標(biāo)或右手仿射坐標(biāo)系;否則稱(chēng)為左手仿射架標(biāo)或左手直仿射坐標(biāo)系;
仿射坐標(biāo)系的基向量:我們把i,j,k稱(chēng)為該仿射坐標(biāo)系的基向量.
矩陣乘法運(yùn)算律——
a.結(jié)合律:(AB)C=A(BC)
b.左分配律:A(B+C)=AB+AC
c.右分配律:(B+C)D=BD+CD
d.若A是n級(jí)矩陣,單位矩陣為E,則有:AE=EA=A
e.矩陣乘法與數(shù)量乘法滿(mǎn)足:k(AB)=(kA)B=A(kB)
f.可逆方陣:設(shè)A為n階方陣,若存在n階方陣B,使AB=BA=E,則稱(chēng)B為A的逆方陣,而稱(chēng)A為可逆方陣。
矩陣A可逆的充要條件:|A|不為0——|A|為矩陣A對(duì)應(yīng)的行列式。
矩陣對(duì)應(yīng)行列式滿(mǎn)足:|AB|=|A||B|;
設(shè)A與B都是數(shù)域K上的n級(jí)矩陣,如果AB=E,那么A與B都是可逆矩陣,并且A^(-1)=B,B^(-1)=A。
A的伴隨矩陣A*滿(mǎn)足:A*=|A|A^(-1)
E(i,j)為單位矩陣i,j行對(duì)調(diào)——
方陣A可逆,A對(duì)調(diào)i,j行成B矩陣:B=E(i,j)A
方陣A可逆,A對(duì)調(diào)i,j列成B矩陣:B=AE(i,j)
矩陣的轉(zhuǎn)置:把n級(jí)矩陣A的行與列互換得到的矩陣稱(chēng)為A的轉(zhuǎn)置,記作A',|A'|=|A|。
定義:設(shè)A為方陣,若A'=A,則稱(chēng)A為對(duì)稱(chēng)矩陣,若A'=-A,則稱(chēng)A為反/斜對(duì)稱(chēng)矩陣。
定義:如果AB=BA,則稱(chēng)A與B可交換。
矩陣轉(zhuǎn)置運(yùn)算律——
(A+B)'=A'+B'
(kA)'=kA'
(AB)'=B'A'
定理:如果A可逆,那么A'也可逆,并且(A')^(-1)=(A^(-1))'。
參考資料:
《數(shù)學(xué)分析》(華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系?編)
《空間解析幾何》(高紅鑄?王敬蹇 傅若男 編著)
《高等代數(shù)題解精粹》(錢(qián)吉林?編著)
數(shù)學(xué)分析——
例題(來(lái)自《數(shù)學(xué)分析(華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系?編)》)——
利用lim(1+1/n)^n=e求下述極限:lim[1+1/(n+1)]^n.
解:
[1+1/(n+1)]^n
={[1+1/(n+1)]^(n+1)}/[1+1/(n+1)]
lim[1+1/(n+1)]^n
=lim{[1+1/(n+1)]^(n+1)}/lim[1+1/(n+1)]
=e/1
=e
解析幾何——
例題(來(lái)自《空間解析幾何(高紅鑄 王敬蹇 傅若男 編著)》)——
定理:設(shè)O;i,j,k是空間的一個(gè)仿射坐標(biāo)系(直角坐標(biāo)系),則任意一個(gè)向量v可以唯一表示成v=xi+yj+zk.
證:
(存在性)
平行移動(dòng)v使它的起點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)O,設(shè)它的終點(diǎn)為M,即OM=v;
過(guò)M點(diǎn)作平行于向量k的直線(xiàn)交向量i,j張成的平面N,過(guò)N點(diǎn)作平行于向量j的直線(xiàn)交向量i所在的直線(xiàn)與P;
則v=OM=OP+PN+NM=xi+yj+zk.
(唯一性)
設(shè)v還可以表示成i,j,k的另一種形式v=x'i+y'j+z'k;
(xi+yj+zk)-(x'i+y'j+z'k)
=(x-x')i+(y-y')j+(z-z')k
=v-v
=0;
因?yàn)?strong>i,j,k非零不共面,則x=x',y=y',z=z'.
高等代數(shù)——
例題(來(lái)自《高等代數(shù)題解精粹(錢(qián)吉林?編著)》)——
設(shè)A^2-A-6E=0,證明A-2E是可逆矩陣,并將它的逆矩陣表為A的多項(xiàng)式。
證:
(A-2E)(A+E)
=A^2-A-2E
=(A^2-A-6E)+4E
=4E;
(A-2E)[(A+E)/4]
=E,則A-2E是可逆矩陣,(A-2E)^(-1)=(A+E)/4.
到這里!