线性代数几何代数历年试题 1.docx
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线性代数几何代数历年试题 1.docx
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线性代数几何代数历年试题1
《几何与代数》、《线性代数》
教学大纲与历年试题
南京东南大学数学系
2007年9月
目录
1.几何与代数教学大纲…………………………………………1
2.线性代数教学大纲……………………………………………8
3.几何与代数教学大纲(64学时)……………………………134.
5.
6.
7.
8.
9.01-02学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………2102-03学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………2503-04学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………3004-05学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………3405-06学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………3906-07学年第二学期几何与代数期终考试试卷……………43
10.01-02学年第三学期线性代数期终考试试卷………………47
11.03-04学年第三学期线性代数期终考试试卷………………52
12.04-05学年第三学期线性代数期终考试试卷………………56
13.05-06学年第三学期线性代数期终考试试卷………………61
14.06-07学年第三学期线性代数期终考试试卷………………65
15.05-06学年第二学期几何与代数补考试卷…………………69
16.05-06学年第二学期线性代数补考试卷……………………73
17.07-08学年第一学期线性代数转系考试试卷………………772
《几何与代数》教学大纲
48学时
本课程是本科阶段几何及离散量数学最重要的课程。
本课程的目的是使学生熟悉线性代数与空间解析的基本概念,掌握用坐标及向量的方法讨论几何图形的方法,熟悉空间中简单的几何图形的方程及其特点,掌握线性代数的基本理论和基本方法,提高其空间想象能力、抽象思维和逻辑思维的能力,为用线性代数的理论解决实际问题打下基础,并为后继课程的学习做好准备。
教学内容和基本要求
一.向量代数平面与直线
1.理解几何向量的概念及其加法、数乘运算,熟悉运算规律,了解两个向量共线和三个向量共面的充分必要条件;
2.理解空间直角坐标系的概念,了解仿射坐标系的概念,掌握向量的坐标表示;
-1-
3.理解向量的数量积、向量积和混合积的概念,理解
它们的几何意义,了解相关的运算性质,掌握利用坐标进行计算的方法;
4.理解平面的法向量的概念,熟练掌握平面的方程的
确定方法,熟悉特殊位置的平面方程的形式;
5.理解直线的方向向量的概念,熟练掌握直线的对称
方程、一般方程及参数方程的确定方法;
6.了解直线、平面间的夹角的定义,了解点与直线、
平面间的距离的定义,并掌握相关的计算;
7.了解平面束的概念,并会用平面束处理相关几何问
题。
二.矩阵和行列式
1.理解矩阵和n维向量的概念;
2.理解矩阵和向量的加法、数乘、乘法运算及矩阵的
转置及相关的运算性质,熟练掌握上述运算;
3.理解零矩阵、单位矩阵、数量矩阵、对角阵、三角
阵、对称矩阵、反对称矩阵的定义及其运算性质;
4.理解二阶、三阶行列式的定义,熟练掌握它们的计
算;
5.知道全排列及其的逆序数的定义,会计算排列的逆
序数,知道对换及对换对于排列的奇偶性的影响;-2-
6.了解n阶行列式的定义,会用行列式的定义计算简
单的n阶行列式;
7.掌握行列式的性质,熟练掌握行列式按行、列展开
公式,了解行列式的乘法定理;
8.掌握不很复杂的低阶行列式及简单的高阶行列式
的计算;
9.理解矩阵的可逆性的概念,掌握矩阵可逆的判别方
法,掌握逆矩阵的性质;
10.了解伴随矩阵的概念,熟练掌握伴随矩阵的性
质,掌握利用伴随矩阵计算矩阵的逆矩阵;
11.理解Cramer法则,掌握用Cramer法则求方程组
的解的方法;
12.了解分块矩阵的运算性质,掌握简单的分块矩阵
的运算规则。
三.矩阵的初等变换与Gauss消元法
1.理解矩阵的初等行变换与Gauss消元法的关系,掌
握求解线性方程组的Gauss消元法;
2.理解向量组的线性组合和线性表示的概念及相关
的性质,掌握相关计算;
3.理解向量组的线性相关、线性无关的概念以及有关
性质,掌握向量组的线性相关性的判别方法;-3-
4.理解向量组的极大线性无关组和秩的概念,理解向
量组的秩的性质,熟练掌握向量组的秩的计算,并会求向量组的极大线性无关组;
5.理解矩阵的秩的概念,理解向量组的秩与矩阵的秩
间的关系,熟练掌握矩阵的秩的计算;
6.理解齐次线性方程组有非零解的充要条件,理解齐
次线性方程组的基础解系的概念,熟练掌握基础解系的求法;
7.理解非齐次线性方程组有解的充要条件,理解非齐
次线性方程组与相应的齐次线性方程组的解之间的关系,熟练掌握非齐次线性方程组的通解的表达式的求法;
8.理解矩阵的初等变换及矩阵的等价关系的概念
9.了解矩阵的等价标准形的概念,理解矩阵的初等变
换与矩阵的乘法间的关系;
10.了解可逆矩阵与初等矩阵间的关系,掌握用初等
变换求逆矩阵的方法,会求简单的矩阵方程的解;
11.知道矩阵的分块初等变换,并会利用这一方法解
决简单的矩阵问题。
-4-
四.向量空间
1.知道向量空间、子空间的概念,会判断向两空间的
子集是否构成子空间;
2.知道向量空间的基及维数的概念,会求由一向量组
生成的子空间及一齐次线性方程组的解空间的基及它们的维数;
3.知道坐标变换公式,会求两组基间的过渡矩阵;
4.理解向量的内积、长度及正交性的概念,了解向量
内积的基本性质;
5.理解向量空间的标准正交基的概念,熟练掌握
Schimidt正交化方法;
6.理解正交矩阵的概念,了解正交矩阵的性质。
五.相似矩阵和矩阵的特征值、特征向量
1.理解矩阵的特征值、特征向量的概念,熟练掌握矩
阵的特征多项式、特征值、特征向量的求法;
2.熟练掌握特征多项式、特征值、特征向量的性质;
3.了解矩阵的迹的概念,了解矩阵的迹、行列式与其
特征值间的关系;
4.理解矩阵的相似性概念,理解两矩阵相似的必要条
件;
5.熟练掌握矩阵相似于对角阵的充要条件,并熟练掌-5-
握相应的对角阵及相似变换矩阵的求法;
6.熟练掌握实对称矩阵的性质,熟练掌握求正交矩阵
将实对称矩阵化成对角阵的方法。
六.二次型与二次曲面
1.理解二次型及二次型的矩阵的概念,熟练掌握二次
型的矩阵的求法;
2.理解可逆线性变换及二次型的标准形的概念,了解
二次型的规范形的概念;
3.理解矩阵间的合同关系的概念;
4.理解二次型在正交变换下的标准形与二次型的矩
阵的特征值的关系,熟练掌握用正交变换化二次型为标准形的方法,掌握用可逆线性变换化二次型为标准形的方法;
5.理解惯性定理的结论及其几何含义,掌握判断实对
称矩阵合同的方法;
6.理解正定性的概念,熟练掌握判断二次型、实对称
矩阵是否正定的方法;
7.熟悉一般曲面的概念,熟悉球面、柱面、旋转面、
锥面等重要曲面的几何特征以及它们的方程的特点;
8.知道二次曲线的参数方程;
-6-
9.熟悉二次曲面的标准方程,以及它们的几何特征;
10.掌握二次曲面的交线以及这些交线在坐标平面
上的投影曲线的方程的求法;
11.掌握一些简单的几何图形的草图的作法。
注:
对于概念与结论分知道、了解、理解三个层次,对方法分会、
掌握、熟练掌握三个层次。
-7-
《线性代数》教学大纲
32学时
本课程是以矩阵为主要工具研究数量间的线性关系的基础理论课程,也是本科阶段关于离散量数学的最重要的课程。
本课程的目的是使学生熟悉线性代数的基本概念,掌握线性代数的基本理论和基本方法,提高其抽象思维、逻辑思维的能力,为用线性代数的理论解决实际问题打下基础。
教学内容和基本要求
一.行列式
1.理解二阶、三阶行列式的定义,熟练掌握它们的计算;
2.知道全排列及全排列的逆序数的定义,会计算排列的逆序数,知道对换及对换对于排列的奇偶性的影响;
-8-
3.了解n阶行列式的定义,会用行列式的定义计算简
单的n阶行列式;
4.掌握行列式的性质,熟练掌握行列式按行、列展开
公式,了解行列式的乘法定理;
5.掌握不很复杂的低阶行列式及简单的高阶行列式
的计算;
6.理解Cramer法则,掌握用Cramer法则求方程组的
解的方法。
二.矩阵
1.理解矩阵的概念;
2.理解矩阵的加法、数乘、乘法运算及矩阵的转置及
相关的运算性质,熟练掌握上述运算;
3.理解零矩阵、单位矩阵、数量矩阵、对角阵、三角
阵、对称矩阵、反对称矩阵的定义及其运算性质;
4.理解矩阵的可逆性的概念,掌握矩阵可逆的判别方
法,掌握逆矩阵的性质;
5.了解伴随矩阵的概念,熟练掌握伴随矩阵的性质,
掌握利用伴随矩阵计算矩阵的逆矩阵;
6.了解分块矩阵的运算性质,掌握简单的分块矩阵的
运算规则。
-9-
三.矩阵的初等变换与Gauss消元法
1.理解矩阵的初等行变换与Gauss消元法的关系,理
解矩阵的初等变换及矩阵的等价关系的概念;
2.了解矩阵的等价标准形的概念,理解矩阵的初等变
换与矩阵的乘法间的关系;
3.了解可逆矩阵与初等矩阵间的关系,掌握用初等变
换求逆矩阵的方法,会求简单的矩阵方程的解;
4.理解矩阵的秩的概念,熟练掌握矩阵的秩的求法,
理解矩阵运算前后的秩之间的关系;
5.熟练掌握用矩阵的秩判断线性方程组的相容性及
讨论解的情况的方法。
四.向量组的线性相关性
1.理解向量的概念,理解线性组合和线性表示的概
念;
2.理解向量组的线性相关、线性无关的概念以及有关
性质,掌握向量组的线性相关性的判别方法;
3.理解向量组的秩的概念,理解向量组的秩与矩阵的
秩间的关系,熟练掌握向量组的秩的性质;
4.理解向量组的最大线性无关组的概念,理解向量组
的最大线性无关组与向量组的秩间的关系,会求向量组的最大线性无关组;
-10-
5.理解齐次线性方程组有非零解的充要条件,理解齐
次线性方程组的基础解系的概念,熟练掌握基础解系的求法;
6.理解非齐次线性方程组有解的充要条件,理解非齐
次线性方程组与相应的齐次线性方程组的解之间的关系,熟练掌握非齐次线性方程组的通解的表达式的求法;
7.知道向量空间、子空间、向量空间的基及维数的概
念,会判断向两空间的子集是否构成子空间,会求由一向量组生成的子空间及一齐次线性方程组的解空间的基及它们的维数;
8.知道坐标变换公式,会求两组基间的过渡矩阵。
五.相似矩阵和二次型
1.理解向量的内积、长度及正交性的概念,了解向量
内积的基本性质;
2.理解向量空间的标准正交基的概念,熟练掌握
Schimidt正交化方法;
3.理解正交矩阵的概念,了解正交矩阵的性质;
4.理解矩阵的特征值、特征向量的概念,熟练掌握矩
阵的特征多项式、特征值、特征向量的求法,理解特征多项式、特征值、特征向量的性质;
-11-
5.理解矩阵的相似性概念,理解两矩阵相似的必要条
件;
6.熟练掌握矩阵相似于对角阵的充要条件,并熟练掌
握相应的对角阵及相似变换矩阵的求法;
7.熟练掌握实对称矩阵的性质,熟练掌握求正交矩阵
将实对称矩阵化成对角阵的方法;
8.理解二次型及二次型的矩阵的概念,熟练掌握二次
型的矩阵的求法;
9.理解可逆线性变换及二次型的标准形的概念,了解
二次型的规范形的概念;
10.理解矩阵间的合同关系的概念;
11.理解二次型在正交变换下的标准形与二次型的
矩阵的特征值的关系,熟练掌握用正交变换化二次型为标准形的方法,掌握用可逆线性变换化二次型为标准形的方法;
12.理解惯性定理的结论,掌握判断实对称矩阵合同
的方法;
13.理解正定性的概念,熟练掌握判断二次型、实对
称矩阵是否正定的方法。
注:
对于概念与结论分知道、了解、理解三个层次,对方法分会、
掌握、熟练掌握三个层次。
-12-
几何与代数教学大纲
(总学分:
4;总上课学时:
64;上机时数:
0)
一.课程的性质与目的
本课程是工科电类专业学生本科阶段关于几何及离散量数学重要的数学基础课程。
本课程的目的是使学生熟悉空间解析几何与线性代数基本概念,掌握用坐标及向量的方法讨论几何图形的方法,熟悉空间中简单的几何图形的方程及其特点,掌握线性代数的基本理论和基本方法,熟悉矩阵运算的基本规律和基本技巧,熟悉矩阵在等价关系、相似关系、合同关系下的标准形,提高其空间想象能力、抽象思维和逻辑思维的能力,为后继课程的学习做好准备,并为用线性代数的理论解决实际问题打下基础。
二.课程内容的教学要求
1.向量代数平面与直线
(1)理解几何向量的概念及其加法、数乘运算,熟
悉运算规律,了解两个向量共线和三个向量共面的充分必要条件;
(2)理解空间直角坐标系的概念,理解仿射坐标系-13-
的概念,掌握向量的坐标表示;
(3)理解向量的数量积、向量积和混合积的概念,
理解它们的几何意义,了解相关的运算性质,掌握利用坐标进行计算的方法;
(4)理解平面的法向量概念,熟练掌握平面的方程
的确定方法,熟悉特殊位置的平面方程的形式;
(5)理解直线的方向向量的概念,熟练掌握直线的
对称方程、一般方程及参数方程的确定方法;
(6)了解直线、平面间的夹角的定义,了解点与直
线、平面间的距离的定义,并掌握相关的计算;
(7)了解平面束的概念,并会用平面束处理相关几
何问题。
2.矩阵和行列式
(1)理解矩阵和n维向量的概念;
(2)理解矩阵和向量的加法、数乘、乘法运算及矩
阵的转置及相关运算性质,熟练掌握上述运算;
(3)理解零矩阵、单位矩阵、数量矩阵、对角阵、
三角阵、对称矩阵、反对称矩阵的定义及其运算性质;
(4)理解二阶、三阶行列式的定义,熟练掌握它们
的计算;
(5)知道全排列及全排列的逆序数的定义,会计算-14-
排列的逆序数,知道对换及对换对于排列的奇偶性的影响;
(6)了解n阶行列式的定义,会用行列式的定义计
算简单的n阶行列式;
(7)掌握行列式的性质,熟练掌握行列式按行、列
展开公式,了解行列式的乘法定理;
(8)掌握利用行列式的性质计算行列式的方法;
(9)理解矩阵的可逆性的概念,掌握矩阵可逆的判
别方法,掌握逆矩阵的性质;
(10)理解伴随矩阵的概念,熟练掌握伴随矩阵的
性质,掌握利用伴随矩阵计算矩阵的逆矩阵;
(11)理解Cramer法则,掌握用Cramer法则求方
程组的解的方法;
(12)掌握分块矩阵的运算规则,掌握典型的分块
方法。
3.矩阵的初等变换与Gauss消元法
(1)理解矩阵的初等行变换与Gauss消元法的关
系,掌握求解线性方程组的Gauss消元法;
(2)理解向量组的线性组合和线性表示的概念及相
关的性质,掌握相关计算;
(3)理解向量组的线性相关、线性无关的概念及有
关性质,掌握向量组的线性相关性的判别方法;-15-
(4)理解向量组的极大线性无关组和秩的概念,理
解向量组的秩的性质,熟练掌握向量组的秩的计算,并会求向量组的极大线性无关组;
(5)理解矩阵的秩的概念,理解向量组的秩与矩阵
的秩间的关系,熟练掌握矩阵的秩的计算;
(6)理解齐次线性方程组有非零解的充要条件,理
解齐次线性方程组的基础解系的概念,熟练掌握基础解系的求法;
(7)理解非齐次线性方程组有解的充要条件,理解
非齐次线性方程组与相应的齐次线性方程组的解之间的关系,熟练掌握非齐次线性方程组的通解的表达式的求法;
(8)理解矩阵的初等变换及矩阵的等价关系的概
念;了解矩阵的等价标准形的概念,并会用矩阵的等价标准形讨论矩阵的性质;
(9)理解矩阵的初等变换与矩阵的乘法间的关系;
(10)了解可逆矩阵与初等矩阵间的关系,掌握用
初等变换求逆矩阵的方法;
(11)掌握求简单的矩阵方程的解的方法;
(12)了解矩阵的分块初等变换,会利用这一方法
解决典型的矩阵问题。
4.向量空间
-16-
(1)理解向量空间、子空间的概念,会判断向两空
间的子集是否构成子空间,
(2)理解向量空间的基及维数的概念,会求由一向
量组生成的子空间及一齐次线性方程组的解空间的基及它们的维数;
(3)知道坐标变换公式,会求两组基间的过渡矩阵;
(4)理解向量的内积、长度及正交性的概念,了解
向量内积的基本性质;
(5)理解向量空间的标准正交基的概念,熟练掌握
Schimidt正交化方法;
(6)理解正交矩阵的概念,了解正交矩阵的性质。
5.相似矩阵和矩阵的特征值、特征向量
(1)理解矩阵的特征值、特征向量的概念,熟练掌
握特征多项式、特征值、特征向量的求法;
(2)熟练掌握矩阵的特征多项式、特征值、特征向
量的性质;
(3)理解矩阵的迹的概念,理解矩阵的迹、行列式
与其特征值间的关系;
(4)理解矩阵的相似性概念,理解两矩阵相似的必
要条件;
(5)理解Hamilton-Cayley定理及其意义,会利用
Hamilton-Cayley定理讨论矩阵的性质,做一些-17-
重要的计算;
(6)理解矩阵的最小多项式的概念,理解矩阵的最
小多项式与特征多项式的关系;
(7)理解矩阵的Jordan标准形的概念,知道Jordan
标准形的存在性定理,掌握Jordan标准形的唯一性定理;
(8)熟练掌握矩阵的Jordan标准形,会计算相应的
相似变换矩阵;
(9)掌握利用矩阵的Jordan标准形讨论矩阵性质的
方法;
(10)熟练掌握矩阵相似于对角阵的各种充要条
件,并熟练掌握相应的对角阵及相似变换矩阵的求法;
(11)熟练掌握实对称矩阵的性质,熟练掌握求正
交矩阵将实对称矩阵化成对角阵的方法。
6.二次型与二次曲面
(1)理解二次型及二次型的矩阵的概念,熟练掌握
二次型的矩阵的求法;
(2)理解可逆线性变换及二次型的标准形的概念,
了解二次型的规范形的概念;
(3)理解矩阵间的合同关系的概念;
(4)理解二次型在正交变换下的标准形与二次型的-18-
矩阵的特征值的关系,熟练掌握用正交变换化二次型为标准形的方法,掌握用可逆线性变换化二次型为标准形的方法;
(5)理解惯性定理的结论及其几何含义,掌握判断
实对称矩阵合同的方法;
(6)理解正定性的概念,熟练掌握判断二次型、实
对称矩阵是否正定的方法;
(7)熟悉一般曲面的概念,熟悉球面、柱面、旋转
面、锥面等重要曲面的几何特征以及它们的方程的特点;
(8)知道二次曲线的参数方程;
(9)熟悉二次曲面的标准方程及其图形特征;
(10)掌握二次曲面的交线以及这些交线在坐标平
面上的投影曲线的方程的求法;
(11)掌握一些简单的几何图形的草图的作法。
三.能力培养要求
1.逻辑思维能力的培养:
主要根据线性代数理论特
有的逻辑体系,尤其是通过向量组的线性相关性、矩阵的等价、相似、相合关系等内容的教学,培养学生的逻辑思维能力。
2.抽象思维能力的培养:
在要求学生理解线性代数-19-
特有的思维方式的同时,让学生体会如何从具体的实际问题以及直观的几何问题抽象、概括、提炼出代数问题,进而寻求适用于解决更一般问题的代数方法。
3.代数运算能力:
着重培养学生的矩阵运算能力。
4.空间想象能力的培养:
利用几何空间中向量之间
的线性关系以及一些典型的几何图形的特点,结合线性代数的方法,注重对学生空间想象能力的培养,使学生具备初步的根据解析表达式想象并作出简单空间图形的能力。
5.叙述表达能力的培养:
注重培养学生用代数的语
言表达自己的思想、描述具体的数学问题的能力,并特别要注意表达方式的条理性、逻辑性和准确性。
6.自我学习能力的培养:
利用相关内容的教学,让
学生体会代数的思维特点,体会代数的思维方式,增强自我学习的能力。
7.实践创新能力的培养:
培养学生用代数方法思
考、解决实际问题的能力。
注:
对于概念与结论分知道、了解、理解三个层次,对方法分会、
掌握、熟练掌握三个层次。
-20-
01-02学年第二学期
几何与代数期终考试试卷
一(30%)填空题:
1.设(1,2),(1,1),则TT;(T)100;
1202342.设矩阵A031,B056,则行130007
1列式AB;
3.若向量组1,2,3线性无关,则当参数k时,
12,k23,31也线性无关;
104.矩阵A001100111的伴随矩阵1101
-21-
*A=;
5.设矩阵A及AE均可逆,则GE(AE)1,且G1
6.与向量(1,0,1),(1,1,1)均正交的单位向量为;
7.四点A(1,1,1),B(1,1,x),C(2,1,1),D(2,y,3)共面的充要条件为;
2228.设实二次型f(x1,x2,x3)x1kx2x32x2x3,
则当k满足条件时,f(x1,x2,x3)1是椭球面;当k满足条件时,f(x1,x2,x3)1是柱面。
zy23二(8%)记1为由曲线绕z轴旋转所产生
x0
-22-
的旋转曲面,2为以1与平面3:
xyz1的交线为准线,母线平行于z-轴的柱面。
试给出曲面1及2的方程,并画出1被3所截有界部分在xy平面上的投影区域的草图(应标明区域边界与坐标轴的交点)。
三(8%)求经过直线x2yz2且与
xy2z1
xy平面垂直的平面方程.
四(12%)求矩阵方程XA2XB的解,其中,
311101A010,B.321003
五(12%)设线性方程组
x2x3x4x1x3x5x5x4123x2px32x43x12x2x3(p3)x4
唯一解、有无穷多解?
-23-02q11.问:
当参数p,q满足什么条件时,方程组无解、有
2.当方程组有无穷多解时,求出其通解。
11110六(12%)设矩阵A312,已知
13k2
秩(A)2。
1.求参数k的值;
2.求一42矩阵B,使得ABO,且秩(B)2;
3.问:
是否存在秩大于2的矩阵M使得AMO?
为什么?
七(12%)设实对称矩阵
0011A0k0与Bl相似.
1001
1.求参数k,l的值;
2.求一正交阵Q,使得QTAQB.
八(6%)已知n阶方阵A相似于对角阵,并且,A的特
征向量均是矩阵B的特征向量。
证明:
ABBA。
-24-
02-03学年第二学期
几何与代数期终考试试卷
一.填空题、单选题(每小题3分,共36分)
11.051322002;
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 线性代数几何代数历年试题 线性代数 几何 代数 历年试题