高二下🧮 代數
矩陣與線性方程組
Matrices and Linear Systems
公式
det = ad − bc;行列式為 0 時無唯一解
矩陣把聯立方程式的係數整齊排好。行列式是否為 0,決定有沒有唯一解。
白話解釋
解聯立方程式時,變數名稱其實不重要,重要的是係數。**矩陣**就是把係數整齊排成表格的工具。
二階**行列式** det = ad − bc 有明確的幾何意義:它是兩個行向量張出的**平行四邊形的有向面積**。
這給了行列式的判別意義: **det ≠ 0** → 兩向量不平行 → 聯立方程式有**唯一解**(兩條直線交於一點); **det = 0** → 兩向量平行 → **無解或無限多解**(兩直線平行或重合)。
**克拉瑪公式**用行列式直接解出答案:x = detₓ/det,其中 detₓ 是把 x 那一行換成常數項後的行列式。它只在 det ≠ 0 時可用。
**反矩陣** A⁻¹ 存在的充要條件也是 det ≠ 0。二階反矩陣有簡潔公式:把主對角線對調、副對角線變號,再除以行列式。
矩陣運算有一個重要陷阱:**乘法不可交換**,AB ≠ BA。這跟數的乘法很不一樣,寫式子時順序不能隨意調換。
什麼時候用
解多元聯立、線性變換、電腦圖學、資料處理。
最容易錯的地方
- 以為矩陣乘法可以交換。
- det = 0 時仍套用克拉瑪公式。
- 行列式計算把 ad − bc 寫成 ad + bc。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
矩陣 [[3, 1], [2, 4]] 的行列式是多少?
- 2
矩陣 [[2, 4], [1, 2]] 的行列式是多少?
- 3
行列式為 0 的聯立方程式,是否有唯一解?(填是或否)