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2.2有来源支持2 互动检查点

2.2 增广矩阵与行变换

把方程组翻译成增广矩阵,并看清每种行变换保留了什么。

互动教材

MATH1030 互动教材

以互动为先的线性代数学习路径,重点是运算、结构与理解。

章节 1

方程组

学习把方程读成完整的解集。

章节 2

矩阵与消元

建立矩阵直觉,并有目的地使用行化简。

章节 5

可逆性

理解什么情况下矩阵可以被反转,以及这件事的重要性。

由方程到行

把线性方程组写成矩阵时,每条方程对应一行。 系数先写,常数放在最后一列。

整个表就是增广矩阵。

定义

增广矩阵

增广矩阵把系数矩阵和常数列放在同一张表里,方便一次过对整个方 程组做行化简。

三种行变换

本教材沿用三种基本行变换:

  1. 交换两行,
  2. 用一个非零数乘一行,
  3. 用一行的倍数加到另一行。

这些操作不会改变解集,所以可以安全地用来解方程组。

例题

把方程组写成增广矩阵

考虑

x+2y=5,3xy=4.x + 2y = 5, \qquad 3x - y = 4.

它的增广矩阵是

[125314].\begin{bmatrix} 1 & 2 & | & 5 \\ 3 & -1 & | & 4 \end{bmatrix}.

之后可用行变换 R_2 \leftarrow R_2 - 3R_1,先消去第二行中的 x 项。

为什么可以这样做

行变换其实就是等价方程操作的矩阵版本。 它不会改变哪些数组能够满足整个方程组。

趁三种行变换还在脑中,先用下面的工具试一试。重点是看清楚:改一行,其实就是用受控制的方式改写一条方程, 不是把整个问题打乱。

边读边试

方程组到增广矩阵探索器

互动探索器会突显每条方程如何变成矩阵的一行和一个常数项。

方程组

  1. x + 2y = 5
  2. 3x - y = 4

结果

125
3-14

常见错误

常见错误

不要只改常数

如果只改方程一边而不改另一边,就已经不是等价方程组。

快速检查

快速检查

哪一种行变换会保持解集不变?

解答

答案

预备链接

这一页建立在 1.1 方程与解集2.1 矩阵基础

本单元重点词汇

来源追踪

reference/MATH1030/MATH1030-Notes.pdf (§2.1-§2.2)

reference/MATH1030/1030gi-n02-01.pdf

reference/MATH1030/Practice Set 1_Set review and Solving Linear system.pdf — Questions 6 to 8