1.1
-
解是 (x₁, x₂) = (-8, 3) ,或简单写成 (-8, 3) .
-
(4/7,9/7)
-
替换第 2 行为第 2 行加 3 乘以第 3 行,然后替换第 1 行为第 1 行加 -5 乘以第 3 行.
-
解集为空集.
-
(4,8,5,2) 11. 不相容
-
(5,3,-1) 15. 相容
-
计算表明方程组不相容,因此这三条线没有交点.
-
h ≠ 2 21. 所有 h
-
标记一个命题为真当且仅当这个命题总是真的。只给出答案会达不到判断题的意义,即帮助你学会仔细阅读教材是重要的。“学习指导”告诉你在哪里可以找到答案,但你不应该在没有尝试自己寻找答案之前就去查看“学习指导”。
-
k + 2g + h = 0
-
行化简 1 & 3 & f c & d & g 为 1 & 3 & f 0 & d - 3c & g - cf 后显示 d - 3c 必定不为零,因为 f 和 g 是任意值。否则,对 f 和 g 的某种取值,第2行对应于形如 0 = b 的方程,其中 b 不为零。因此 d ≠ 3c 。
-
交换第1行和第2行;交换第1行和第2行.
-
用第3行加-4乘第1行替换第3行;用第3行加4乘第1行替换第3行.4T₁-T₂-T₄=30 33. -T₁+4T₂-T₃=60 -T₂+4T₃-T₄=70 -T₁-T₃+4T₄=40
1.2
- 简化阶梯形:a,b;阶梯形:d;非阶梯形:c.
1&0&-1&-2 0&1&2&3 0&0&0&0 ,主元列是第1列和第2列: 1&2&3&4 4&5&6&7 6&7&8&9.
- blacksquare & * 0 & blacksquare , blacksquare & * 0 & 0 , 0 & blacksquare 0 & 0 7. {x₁&=-5-3x₂ x₂&是自由变量 x₃&=3. 9. {x₁&=4+5x₃ x₂&=5+6x₃ x₃&是自由变量. 11. {x₁&=4/3x₂-2/3x₃ x₂&是自由变量 x₃&是自由变量. 13. {x₁&=5+3x₅ x₂&=1+4x₅ x₃&是自由变量 x₄&=4-9x₅ x₅&是自由变量.
注: 学习指导讨论了通常的错误 x₃=0 .
-
a.相容,只有一个解 b.不相容.
-
h=7/2
-
a.当 h = 2, k ≠ 8 时不相容
b. 当 h ≠ 2 时有唯一解
c. 当 h = 2, k = 8 时有多解 -
仔细阅读课本,查阅“学习指导”之前写出你的答案。记住,一个论断是正确的当且仅当所有情形下论断都正确。
-
是.方程组是相容的,这是因为它有三个主元,一定有一个主元在系数矩阵的第三行.化简后的阶梯形矩阵不包含 [0 0 0 0 0 1]
-
如果系数矩阵中的每一行都有一个主元位置,那么在底行有一个主元位置,从而在增广列没有主元位置,所以,根据定理2,方程组是相容的.
-
如果线性方程组是相容的,则解是唯一的当且仅当系数矩阵的每一列都是主元列,否则,方程组有无穷多解.
-
一个不确定的方程组中,未知变量的个数总多于方程的个数。基本变量的个数不多于方程的个数,所以,至少有一个自由变量,这个变量可以被指定无穷多个值。如果方程组是相容的,则自由变量的每一个不同值会产生一个不同解。
-
是的,一个线性方程组的方程个数多于未知变量的个数,它可以是相容的。下面的方程组有一个解 (x₁ = x₂ = 1) :
- [M] p(t)=7+6t-t²
1.3
-
-4 1 , 5 4

- x₁[ c6 -1 5 ] + x₂[ c - 3 4 0 ] = [ c1 -7 -5 ],
通常不写中间过程.
- a = u - 2v, b = 2u - 2v, c = 2u - 3.5v, d = 3u - 4v
-
是,b 是 a₁, a₂, a₃ 的线性组合.
-
否,b不是A的列的线性组合.
-
当然,非整数权值也可以接受,但一些简单选择是 0 · v₁ + 0 · v₂ = 0 ,且
-
h = -17
-
Span {v₁, v₂} 是在通过 v₁ 和原点的直线上的点集.
-
提示:证明 2 & 2 & h -1 & 1 & k 对所有 h 和 k 是相容的,解释这个计算能说明 Span {u, v} 是什么.
-
在你查阅 “学习指导” 之前,先仔细阅读整节内容。特别注意定义和定理的叙述和其前后的注释。
-
a.否,3 b. 是,无穷多 c. a₁=1· a₁+0· a₂+0· a₃
-
a. 5v₁ 是 5 天工作 1#矿的产出. b. 总的产出是 x₁v₁ + x₂v₂ ,所以 x₁ 和 x₂ 应该满足 x₁v₁ + x₂v₂ = 150 2825 . c.[M]1.5天生产1#矿和4天生产2#矿.
-
(1.3, 0.9, 0)
-
a. 10/32 b. 在 (0,1) 点加 3.5 克,在 (8,1) 点加 0.5 克,在 (2,4) 点加 2 克.
-
复习练习题 1 再写出解答,“学习指导”有参考解答.
1.4
-
乘积无定义,因为 3 × 2 矩阵的列数为 2,而向量的元素个数是 3,两者不匹配.
-
a.
b.
A boldsymbol x = [ l l 6 & 5 - 4 & - 3 7 & 6 ] [ l 2 - 3 ] = [ c 6 · 2 + 5 · (- 3) (- 4) · 2 + (- 3) · (- 3) 7 · 2 + 6 · (- 3) ] = [ l - 3 1 - 4 ]在这里以及习题 4~6 展示你的工作,以后的习题计算过程用心算.
-
5 · 5 -2 -1 · 1 -7 + 3 · -8 3 -2 · 4 -5 = -8 16
- 是(验证你的答案).
u 在这里
-
当 3b₁ + b₂ 非零时,方程 Ax = b 不相容。(给出理由。)所有使方程 Ax = b 相容的 ±bb 组成的集合是一条通过原点的直线 b₂ = -3b₁
-
只有 3 行含有主元位置.由定理4, 方程 Ax = b 不是对 ℝ⁴ 中的每个 b 都有解.
-
习题 17 说明定理4)不真,因此定理4 的四个命题都不真,所以不是 d)不真,因此定理 4 的四个命题都不真,所以不是 R⁴ 中的所有向量都可以写成 A 的列的线性组合的形式,且 A 的列不能生成 R⁴ .
-
矩阵 [±bv₁, ±bv₂, ±bv₃] 不是每一行都有主元,因此由定理4,矩阵的列不能生成 ℝ⁴ ,即 {±bv₁, ±bv₂, ±bv₃} 不能生成 ℝ⁴ :
-
仔细阅读教材,在查阅“学习指导”之前先判断习题中每个命题的真假。习题23和24中的许多命题是这种形式的蕴涵式:“如果<命题1>,则<命题2>”或等价地,“有<命题2>,如果<命题1>。”当<命题1>为真时,如果在任何情形下<命题2>都为真,则将这样的蕴涵式标记为真。
-
c₁ = -3, c₂ = -1, c₃ = 2
-
Qx = v ,其中 Q = [q₁, q₂, q₃] 及 x = x₁ x₂ x₃.注:如果答案是 Ax = b ,必须明确 A 和
-
提示: 从有 3 个主元位置的 3 × 3 阶梯形矩阵 B 开始寻找.
-
查阅 “学习指导” 之前写出你的解答.
-
提示: A 有多少主元列?为什么?
-
给定 Ax₁ = y₁, Ax₂ = y₂ ,要证明 Ax = w 有一个解,其中 w = y₁ + y₂ 。注意到 w = Ax₁ + Ax₂ 。由定理5(a),分别用 x₁, x₂ 代替 u, v ,则有 w = Ax₁ + Ax₂ = A(x₁ + x₂) 。因此向量 x = x₁ + x₂ 是 w = Ax 的一个解。
-
[M] 列不生成 ℝ⁴ .
-
[M] 列生成 ℝ⁴ .
-
[M] 在习题 39 中划掉矩阵的第 4 列.也可以不划掉矩阵的第 4 列,而是划掉矩阵的第 3 列.
1.5
-
方程组有非平凡解,因为有自由变量 x₃ .
-
方程组有非平凡解,因为有自由变量 x₃ .
- 提示:由阶梯形推出的方程组是
基本变量是 x₁, x₃, x₅ ,其他变量是自由变量。 “学习指导”讨论了两种这类型题目常犯的错误.
-
x=5 -2 0+x₃4 -7 1=p+x₃q.在几何上,解集是 通过 5 -2 0 且平行于 4 -7 1 的直线.
-
x=x₁x₂x₃=-210+x₃5-21.解集是通过 -210 的直线,平行于习题 5 中齐次线性方程组解集的直线.
-
令 ±bu = -9 1 0 , ±bv = 4 0 1 , ±bp = -2 0 0 ,齐次方程的解是 x = x₂u + x₃v ,这是由 ±bu 和 ±bv 所生成的通过原点的平面。非齐次方程组的解集是 x = p + x₂u + x₃v ,此平面通过 p ,平行于齐次方程解集的平面。
-
x = a + tb ,其中 t 为参数,或者 x = x₁ x₂ = -2 0 +t -5 3 或 { llx₁ = -2 - 5t x₂ = … 3t .
-
x = p + t(q - p) = 2 -5 + t -5 6
-
非常重要的是仔细阅读课本,然后写出你的答案. 完成之后,如果需要,用“学习指导”校对答案.
-
A±bvₕ = A(±b w - ±b p) = A±b w - A±b p = ±b b - ±b b = 0
-
当 A 是 3 × 3 零矩阵时 R³ 中的每一个 x 满足 Ax = 0,因此解集是 R³ 中的所有向量.
-
a.当 A 是 3 × 3 矩阵且有 3 个主元位置时,方程 Ax = 0 没有自由变量,因此没有非平凡解. b. 有 3 个主元位置时,A 在每一行都有一个主元位置,由 1.4 节定理4,方程 Ax = b 对每个可能的 b 都有一个解.“可能”的意思是此处考虑的向量是 ℝ³ 中的向量,因为 A 有3行.
-
a.当 A 是 3 × 2 矩阵且有 2 个主元位置时,每一列是主元列,于是方程 Ax = 0 没有自由变量,因此没有非平凡解.
b.有 2 个主元位置和三行时,A 不可能在每一行有一个主元,由 1.4 节定理4,方程 Ax = b 不可能对 R³ 中每个可能的 b 都有一个解.
-
一个答案是 x = 3 -1 .
-
你的例子中应该有每行的元素之和等于零.为什么?
-
一个答案是 A = 1 & -4 1 & -4 . “学习指导”给出如何分析问题以构造 A.如果 ±bb 不是 A 的第一列的数倍,则 Ax = b 的解集为空,因此不可能通过平移 Ax = 0 的解集来得到 Ax = b 的解.这并不与定理6相矛盾,因为定理6仅当方程 Ax = b 有非空的解集时才成立.
-
如果 c 是一个数,则由1.4节定理5(b), A(c±bu) = cA±bu 。如果 u 满足 Ax = 0 ,则 Au = 0 , cAu = c · 0 = 0 ,从而 A(c±bu) = 0 。
1.6
- 一通解是 p_(商品) = 0.875p_(服务) ,其中 p_(服务) 是自由变量。一个平衡的解是 p_(服务) = 1000 和 p_(商品) = 875 。使用分数,一般解可写成 p_(商品) = (7/8)p_(服务) ,一个自然的价格取值是 p_(服务) = 80 , p_(商品) = 70 。只有价格的比例是重要的,经济平衡不会受一个价格变化的影响。
| 产出 | 燃料能源 | 加工 | 服务 | 投入 | 购买部门: |
| ↓ | ↓ | ↓ | |||
| 0.2 | 0.8 | 0.4 | → | 燃料能源 | |
| 0.3 | 0.1 | 0.4 | → | 加工 | |
| 0.5 | 0.1 | 0.2 | → | 服务 |
b.
[ r r r r 0. 8 & - 0. 8 & - 0. 4 & 0 - 0. 3 & 0. 9 & - 0. 4 & 0 - 0. 5 & - 0. 1 & 0. 8 & 0 ]c. [M] p_(化学金属)=141.7 , p_(燃料动力)=91.7 , p_(机器)=100 . 取两位有效数字 p_(化学金属)=140 , p_(燃料动力)=92 , p_(机器)=100 .
-
B₂ ~S₃ + 6 H₂ O arrow 2 H₃ BO₃ + 3 H₂ ~S
-
3NaHCO₃ + H₃C₆H₅O₇ arrow Na₃C₆H₅O₇ + 3H₂O + 3CO₂
-
[M] 15PbN₆ + 44CᵣMₙ₂O₈arrow 5Pb₃O₄ + 22Cᵣ₂O₃+ 88MₙO₂ + 90NO 11. { lx₁ = 20 - x₃ x₂ = 60 + x₃ x₃是自由变量 x₄ = 60 . x₃ 的最大值是20.
13.a. { lx₁ = x₃ - 40 x₂ = x₃ + 10 x₃是自由变量 x₄ = x₆ + 50 x₅ = x₆ + 60 x₆是自由变量 . b. { lx₂ = 50 x₃ = 40 x₄ = 50 x₅ = 60 .
1.7
对习题 1~22 验证你的答案.
-
线性无关 3. 线性相关
-
a.没有 h b. 所有 h
-
线性相关 17. 线性相关
-
如果在思考判断题之前查阅“学习指导”,会失去做这类题目的意义.
-
blacksquare & * & * 0 & blacksquare & * 0 & 0 & blacksquare
-
7 × 5 矩阵 A 的所有 5 列一定是主元列.否则方程 Ax = 0 有自由变量,此时,A 的列线性相关.
-
A: 任何有两个非零列的 3 × 2 矩阵,但两列相互没有倍数关系,此时,这两列线性无关,因此方程 Ax = 0 只有平凡解. B: 任何一列是另外一列倍数的 3 × 2 矩阵.
-
x=1 1 -1
-
由定理7 可知,真。(“学习指导”补充了另外的验证。)
-
假.向量 v₁ 可能是零向量.
-
真, v₁, v₂, v₃ 之间的线性相关关系通过选取 v₄ 的权值为零可以扩展为 v₁, v₂, v₃, v₄ 之间的线性相关关系.
-
你有能力在没有帮助的条件下做这个重要的题目。在查阅“学习指导”之前写出你的解答。
-
[M]利用 A 的主元列, B=8&-3&2 -9&4&-7 6&-2&4 5&-1&10 ,可能有其他选择.
-
[M] A 中不属于 B 的每一个列属于 B 的列所生成的集合.
1.8
-
2 -6 , 2a 2b 3. x = 3 1 2,唯一解
-
x=3 1 0 ,不唯一 7. a=5, b=6
-
x = x₃ 9 4 1 0 + x₄ -7 -3 0 1
-
是,因为 [A b] 所表示的方程组是相容的。

通过原点的对称

到 x₂ 轴上的投影
-
6 3 , -2 6 , 4 9 19. 13 7 , 2x₁ - x₂ 5x₁ + 6x₂
-
仔细阅读课本,在查阅“学习指导”之前写出你的答案,注意练习21(e)是下列形式的句子,“〈命题1〉当且仅当〈命题2〉”
标出这样的句子是真的:如果〈命题1〉真,在任何情况下〈命题2〉是真的;如果〈命题2〉真,在任何情况下〈命题1〉是真的.


- 提示:利用直线的参数方程表示直线的图像
(即直线上所有点的图像组成的集合).
-
a.经过 p 和 q 的直线平行于 q-p(见 1.5 节的习题 21 和 22)。由于 p 在直线上,故 x = p + t(q - p) ,从而 x = p - tp + tq ,即 x = (1 - t)p + tq 。 b. 考虑 x=(1-t)p+tp,0≤slant t≤slant1 。由变换 T 的线性性, T(x)=T((1-t)p+tp)=(1-t)T(p)+tT(q) (*) 如果 T(p) 和 T(q) 是相异的,则(*)是过 T(p) 和 T(q) 的线段,如(a)所示。否则,图像的集合是一个点 T(p) ,这是因为 (1-t)T(p)+tT(q)=(1-t)T(p)+tT(p)=T(p)
-
a.当 b = 0 时,f(x) = mx.此时,对任何 ℝ 中的 x, y 和任何数 c, d , f(cx + dy) = m(cx + dy) = mcx + mdy = c(mx) + d(my) = c · f(x) + d · f(y) 这说明 f 是线性的. b. 当 f(x) = mx + b 时,其中 b 非零,f(0) = m(0) + b = b ≠ 0 . c. 在微积分中,f 称为线性函数,因为 f 的图像是一直线.
-
提示:由于 {±bv₁, ±bv₂, ±bv₃} 线性相关,你可写出一些方程且解出它.
-
一种可能性是验证 T 不将零向量映射为零向量,但是,每个线性变换必须将零向量映射为零向量: T(0,0)=(0,4,0) .
-
取 ℝ³ 中的 ±bu 和 ±bv ,令 c, d 为数,则 cu + dv = (cu₁ + dv₁, cu₂ + dv₂, cu₃ + dv₃) ,线性变换 T 是线性的,因为
-
[M] 所有(7,9,0,2)的倍数.
-
[M] 是,对 x 的一个选择是(4,7,1,0)
1.9
[ c c 3 & - 5 1 & 2 3 & 0 1 & 0 ]- 所描述的变换 T 将 e₁ 映射为 -e₁ ,将 e₂ 映射为 -e₂ 。旋转 π 弧度也可以将 e₁ 映射为 -e₁ ,将 e₂ 映射为 -e₂ 。因为一个线性变换完全由它对单位矩阵的列的映射而确定,这样的旋转变换对 R² 中的每个向量的作用跟 T 是一样的。

-
查阅 “学习指导” 之前先回答问题. 对习题 25~28 验证你的答案.
-
不是一对一的也不是将 R⁴ 映上到 R⁴ 的映射.
-
不是一对一的,但是将 ℝ³ 映上到 ℝ² 的映射
-
n. (解释为什么,然后查阅“学习指导”.)
-
提示:如果 eⱼ 是单位矩阵 Iₙ 的第 j 列,那么 Beⱼ 是 B 的第 j 列.
-
提示: m > n 可能吗?对 m < n 怎么样?
-
[M] 否(解释为什么).
-
[M] 否(解释为什么).
1.10
-
a.
-
x₁110 4 20 2+x₂130 3 18 5=295 9 48 8 ,其中 x₁ 是 Cheerios
的份数, x₂ 是100%天然麦片的份数.
b.
110&130 4&3 20&18 2&5x₁ x₂=295 9 48 8.混合 1.5 份的
Cheerios 和 1 份 100% 的天然麦片.
-
a. 0.99 苹果奶酪、1.54 西兰花和 0.79 鸡肉罐头
b. 1.09 全麦面和白切达奶酪,0.88 西兰花和 1.03 鸡肉罐头
[M]:
boldsymbol i = [ l I _ 1 I _ 2 I _ 3 I _ 4 ] = [ l 1 1. 4 3 1 0. 5 5 8. 0 4 5. 8 4 ]- xₖ+1=Mxₖ, k=0,1,2,…, 其中 M=0.93 & 0.05 0.07 & 0.95, x₀=800 000 500 000
2017年的人口数量( k = 2 )是 ±bx₂ = 741720 558280
- a. M=0.98033 & 0.00179 0.01967 & 0.99821
b. [M] x₁0=35.729278.18
- [M] a. 城市的人口减少, 7年后,人口会相等,但城市人口数量继续减少. 20年后,城市人口仅为417000. (注意: 417456在千位上四舍五入.) 但每年的人口变化数量会越来越小. b. 城市人口缓慢增长,郊区人口减少. 20年后,城市人口将从350000增长到370000.
-
a.F b.F c.T d.F e.T f.T g.F h.F i.T j.F k.T l.F m.T n.T o.T p.T q.F r.T s.F t.T u.F v.F w.F x.T y.T z.F
-
a.任一相容的线性方程组,其阶梯形为
| square & * & * & * 0 & square & * & * 0 & 0 & 0 & 0 或 square & * & * & * 0 & 0 & square & * 0 & 0 & 0 & 0 或 0 & square & * & * 0 & 0 & square & * 0 & 0 & 0 & 0 |
b.任一相容的线性方程组,其阶梯形为 I₃ .
c.任一具有 3 个变量和 3 个方程的不相容的线性方程组.
-
a.解集:(i)如果 h = 12 且 k ≠ 2 ,是空集;(ii) 如果 h ≠ 12 ,则包含一个唯一解;(iii) 如果 h = 12 且 k = 2 ,则包含无穷多解. b. 解集为空,如果 k + 3h = 0 ;否则,解集包含一个唯一解.
-
a.令 ±bv₁ = 2 -5 7 , ±bv₂ = -4 1 -5 , ±bv₃ = -2 1 -3 , ±bb = b₁ b₂ b₃ . “判断 ±bv₁, ±bv₂, ±bv₃ 是否可以生成 ℝ³ ”,答案:否. b. 令 A = 2 & -4 & -2 -5 & 1 & 1 7 & -5 & -3 , “判断 A 的列是否可以生成 ℝ³ .” c. 定义 T(x) = Ax ,“判断 T 是否将 ℝ³ 映上到 ℝ³ .”
-
5 6 = 4/3 2 1 + 7/3 1 2 或 5 6 = 8 / 3 4 / 3 + 7 / 3 14 / 3 .
-
提示:在 x₁x₂ 平面画出由 a₁ 和 a₂ 确定的格线.
-
当方程组有一个自由变量时,解集是一条直线。如果系数矩阵是 2 × 3 ,则三列中有两列是主元列。例如,取系数矩阵 1 & 2 & * 0 & 3 & * ,在第3列随便填入元素,所得矩阵是阶梯形。对第2行做一次行变换以产生不是阶梯形的矩阵,例如 1 & 2 & 1 0 & 3 & 1 ∼ 1 & 2 & 1 1 & 5 & 2 。
-
提示:方程 Ax=0 中有多少个自由变量?
-
A=1&0&-3 0&1&2 0&0&0
-
a.如果三个向量线性无关,则 a, c, f 必定全不为零. b. 数 a, …, f 可取任意值.
-
提示:从右向左将列写为 v₁, …, v₄ .
-
提示:使用定理7.
-
设 M 为通过原点的直线且平行于 ±bv₁, ±bv₂, ±bv₃ 三点所连成的直线,则 ±bv₂ - ±bv₁ 和 ±bv₃ - ±bv₁ 都在 M 上。因此两个向量互成倍数关系,比如 ±bv₂ - ±bv₁ = k(±bv₃ - ±bv₁) 。这个方程给出了线性相关关系: (k-1)±bv₁ + ±bv₂ - k±bv₃ = 0 。
第二种解法:直线的参数方程是 x = v₁ + t(v₂ - v₁) 。由于 ±bv₃ 在直线上,故存在一 t₀ 使得 ±bv₃ = v₁ + t₀ ( ±bv₂ - v₁ ) = (1 - t_0) ±bv₁ + t₀±bv₂ 。因此 ±bv₃ 是 ±bv₁ 和 ±bv₂ 的线性组合,并且 {±bv₁, ±bv₂, ±bv₃} 线性相关。
-
1 & 0 & 0 0 & -1 & 0 0 & 0 & 1 23. a = 4 / 5, b = -3 / 5
-
a.当建造 x₁ 层的 A 设计时,向量列出有 3, 2 和 1 个卧室的公寓数目. b. x₁3 7 8+x₂4 4 8+x₃5 3 9
c. [M] 利用 A 设计的 2 层和 B 设计的 15 层,或 A 设计的 6 层、B 设计的 2 层和 C 设计的 8 层。这些是仅有的可行解。也存在其他数值解,但它们需要一个或两个设计的负数的楼层,这没有实际意义。