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福建师范大学数学与计算机科学学院 陈清华 Email : cqhmath@fjnu.edu.cn 网 址: http://math.fjnu.edu.cn. 一、矩阵代数(从代数的角度看变换). 1 、定义 2 、低阶矩阵 3 、零矩阵、单位矩阵与纯量矩阵(数量阵). 一、矩阵代数(从代数的角度看变换). 4 、矩阵运算 ( 1 )加法(减法) ( 2 )乘法(除法?未必都有意义?何时有意义?类似整数除法) 注:矩阵乘法的几何意义:变换的合成! ( 3 )数乘“。”(这不同于数与行列式的乘法) ( 4 )转置(共轭转置).
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福建师范大学数学与计算机科学学院 陈清华 Email:cqhmath@fjnu.edu.cn 网 址:http://math.fjnu.edu.cn
一、矩阵代数(从代数的角度看变换) 1、定义 2、低阶矩阵 3、零矩阵、单位矩阵与纯量矩阵(数量阵)
一、矩阵代数(从代数的角度看变换) 4、矩阵运算 (1)加法(减法) (2)乘法(除法?未必都有意义?何时有意义?类似整数除法) 注:矩阵乘法的几何意义:变换的合成! (3)数乘“。”(这不同于数与行列式的乘法) (4)转置(共轭转置)
一、矩阵代数(从代数的角度看变换) 5、数域F的n*n阶矩阵(即n阶方阵,关于以上定义的加法、乘法、数乘构成数域F上的一个n2维非交换,有零因子的代数,即运算律!) 6、可逆矩阵与矩阵求逆 (1)定义: (2)可逆阵的判定: (3)基本性质
一、矩阵代数(从代数的角度看变换) (4)可逆阵求逆法 (i)初等变换法 (ii)公式法 (iii)根据变换的几何意义求逆矩阵 (iv)特别地n=2时 7、矩阵的特征值、特征向量与特征多项式
二、线性变换(从几何角度看变换) 1、向量空间(线性空间)定义回顾 2、低维向量空间 3、基与维数 4、线性变换的定义 5、线性变换与矩阵的一一对应关系
二、线性变换(从几何角度看变换) 6、可逆线性变换的性质 (1)将直线变成直线 (2)将线段变成线段 (3)将平行四边形变成平行四边形
三、初等数学中常见的线性变换及对应的矩阵 1、旋转变换 设平面上建立了直角坐标系,所有的点绕原点沿着逆时间方向旋转同一个角度α,则这个变换是线性变换,求这个线性变换及对应的矩阵 2、关于原点的中心对称变换是特殊的旋转变换 3、恒等变换是特殊的旋转变换
三、初等数学中常见的线性变换及对应的矩阵 4、反射变换 证明关于直线Ax+By=0的反射变换是线性变换,试求出该变换对应的矩阵,它是可逆矩阵吗?
三、初等数学中常见的线性变换及对应的矩阵 例:平面上建立了直角坐标系,直线l1,l2绕原点O,倾斜角分别是α,β,设A,B分别是表示直线l1,l2的反射变换,求 (1) A,B复合变换BA的矩阵 (2) BA的复合AB的矩阵 (3)根据矩阵说明BA,AB是什么变换?这两个变换是否相同。
三、初等数学中常见的线性变换及对应的矩阵 5、位似变换 6、伸压变换 7、投影变换 注:平面上的变换T有逆变换,必须满足两个条件: (1)平面上不同的点被T变到不同的点 (2) T将平面变到整个平面。 (由此可知:投影变换不是可逆变换?平面变到一条直线)
三、初等数学中常见的线性变换及对应的矩阵 8、根据变换的几何意义求矩阵的逆 思考:保持长度不变(内积不变,距离不变)的线性变换是什么变换?
四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用 1、定理 2、推论 3、定理 例1:求下面图形的面积 (1)平行四边形OABC,其中A(1,1),B(-2,1) (2)三角形OAB,其中A(1,1),B(-2,1) (3)平面四边形ABCD,其中A(1,1),B(2,0),C(3,2)
四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用 (4)已知矩形OBCD的顶点A(t,0),B(0,k), 矩阵 T= 代表的变换个将矩形OABC变到图形OA’B’C’ ,求变换后的图形OA’B’C’与变换前的图形OABC的面积比。
四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用四、矩阵(变换)思想在有关面积求解中的应用 4、定理:线性变量将平面上所有的图形的面积放大同一个倍数,这个倍数就是变换行列式的绝对值。 例2、求椭圆x2/a2+ y2/b2 =1(其中a>b>0)的内接菱形的面积的最大值,以及何时取得最大值。 例3、利用伸缩变换将某个圆变成椭圆x2/a2+ y2/b2 =1 ,利用圆面积公式得出椭圆面积公式