【數(shù)學(xué)基礎(chǔ)75】每天三道題(數(shù)學(xué)分析+解析幾何+線性代數(shù))
預(yù)備知識:
設(shè)lim an=a,若a>0,an>0,則lim an^(1/n)=1;
lim(1+1/n)^n=e;
定理:數(shù)列{an}收斂的充要條件是:{an}的任何子列都收斂。
公式:(axb)^2+(ab)^2=a^2b^2;
雙重向量積:給定空間三向量,先作其中兩個向量的向量積,再作所得向量與第三個向量的向量積,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)有不共面的三個向量a,b,c,將它們移到同一始點(diǎn),則a,b決定一個平面,而c指向平面的一旁,將右手四指并攏與拇指分開,使四指向掌心彎曲的方向,表示從a的方向經(jīng)過小于平角的轉(zhuǎn)動達(dá)到b的方向,此時若拇指方向與c方向指向平面的同一旁,則稱向量組{a,b,c}構(gòu)成右手系,否則稱為左手系;
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)的三個向量,它們兩兩垂直并且都是單位向量,則O;i,j,k稱為空間的一個以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}稱為一個右手架標(biāo)或右手直角坐標(biāo)系;否則稱為左手直角架標(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單位長度且兩兩正交,只要求它們不共面,那么{O;i,j,k}稱為空間一個以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}稱為一個右手仿射架標(biāo)或右手仿射坐標(biāo)系;否則稱為左手仿射架標(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稱為該仿射坐標(biāo)系的基向量;
坐標(biāo):O;i,j,k是空間的一個仿射坐標(biāo)系(直角坐標(biāo)系),則任意一個向量v可以唯一表示成v=xi+yj+zk,稱(x,y,z)為向量v在該坐標(biāo)系{O;i,j,k}下的坐標(biāo),記為v=(x,y,z);
點(diǎn)的坐標(biāo):設(shè){O;i,j,k}是空間的一個以O(shè)為原點(diǎn)的仿射坐標(biāo)系(直角坐標(biāo)系),規(guī)定P點(diǎn)的坐標(biāo)為向量OP的坐標(biāo),向量OP成為P點(diǎn)的定位向量或矢徑,若P點(diǎn)的坐標(biāo)為{x,y,z},記為P(x,y,z);
坐標(biāo)軸/坐標(biāo)平面/卦限:i,j,k所在的直線通常成為坐標(biāo)軸或分別成為x,y,z軸,每兩根坐標(biāo)軸所決定的平面稱為坐標(biāo)平面或xOy,yOz,zOx坐標(biāo)平面,3個坐標(biāo)平面把空間分割成8個部分,稱為該坐標(biāo)系的8個卦限;
兩向量的內(nèi)積等于它們的對應(yīng)坐標(biāo)的乘積之和;
向量的長度等于它的坐標(biāo)的平方和的平方根。
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B為A的逆方陣,而稱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對應(yīng)的行列式。
矩陣對應(yīng)行列式滿足:|AB|=|A||B|;
設(shè)A與B都是數(shù)域K上的n級矩陣,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*滿足:A*=|A|A^(-1)
E(i,j)為單位矩陣i,j行對調(diào)——
方陣A可逆,A對調(diào)i,j行成B矩陣:B=E(i,j)A
方陣A可逆,A對調(diào)i,j列成B矩陣:B=AE(i,j)
矩陣的轉(zhuǎn)置:把n級矩陣A的行與列互換得到的矩陣稱為A的轉(zhuǎn)置,記作A',|A'|=|A|。
定義:設(shè)A為方陣,若A'=A,則稱A為對稱矩陣,若A'=-A,則稱A為反/斜對稱矩陣。
定義:如果AB=BA,則稱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))';
克萊姆法則:設(shè)A是n*n矩陣,線性方程組Ax=B——
若|A|≠0,則方程組有唯一解:xi=Δi/Δ,其中Δ=|A|,Δi為|A|中第i列換為B,其它各列與|A|相同的n階行列式(i=1,2,……,n).
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》(錢吉林?編著)
數(shù)學(xué)分析——
例題(來自《數(shù)學(xué)分析(華東師范大學(xué)數(shù)學(xué)系?編)》)——
證明以下數(shù)列發(fā)散:{cos nπ/4}.
證:
當(dāng)n=8k時(k=1 ,2,……),
lim cos 8kπ/4
=lim cos 2kπ
=lim 1
=1;
當(dāng)n=8k+4時(k=1 ,2,……),
lim?cos?(8k+4)π/4
=lim cos (2k+1)π
=lim(-1)
=-1;
兩子列極限不相等,所以極限發(fā)散。
解析幾何——
例題(來自《空間解析幾何(高紅鑄 王敬蹇 傅若男 編著)》)——
已知a=(a1,a2,a3),b=(b1,b2,b3),求axb.
解:
a=(a1,a2,a3),即a=a1i+a2j+a3k,
b=(b1,b2,b3),即b=b1i+b2j+b3k;
ab
=(a1i+a2j+a3k)x(b1i+b2j+b3k)
=a1b1ixi+a1b2ixj+a1b3ixk+a2b1jxi+a2b2jxj+a2b3jxk+a3b1kxi+a3b2kxj+a3b3kxk
=a1b2ixj+a1b3ixk+a2b1jxi+a2b3jxk+a3b1kxi+a3b2kxj
=a1b2ixj-a1b3kxi-a2b1ixj+a2b3jxk+a3b1kxi-a3b2jxk
=a1b2k-a1b3j-a2b1k+a2b3i+a3b1j-a3b2i
=(a2b3-a3b2)i+(a3b1-a1b3)j+(a1b2-a2b1)k.
坐標(biāo)計算如下圖:

高等代數(shù)——
例題(來自《高等代數(shù)題解精粹(錢吉林?編著)》)——
設(shè)A,B為3階矩陣,E是3階單位陣,滿足AB+E=A^2+B,已知

求B.
解:
由AB+E=A^2+B,則AB-B=A^2-E;
由1,(A-E)B=(A-E)(A+E);
因?yàn)锳-E可逆,所以[(A-E)^(-1)(A-E)]B=[(A-E)^(-1)(A-E)](A+E),
即B=(A+E),B為

到這里!