2019-2020年高中數(shù)學《第45課時逆矩陣、特征向量與特征值》教學案新人教A版必修3.doc
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2019-2020年高中數(shù)學《第45課時逆矩陣、特征向量與特征值》教學案新人教A版必修3 基礎訓練 1.矩陣的逆矩陣是________. 2.點P(2,3)經(jīng)矩陣A=對應的變換作用下得到點P′,點P′再經(jīng)過矩陣A-1對應的變換作用下得到點P″,則點P″的坐標是________. 3.矩陣的特征值是________. 4.若A=,B=,則(AB)-1=________. 重點講解 1.矩陣的逆矩陣 (1)一般地,設ρ是一個線性變換,如果存在線性變換σ,使得σρ=ρσ=I,則稱變換ρ可逆.并且稱σ是ρ的逆變換. (2)設A是一個二階矩陣,如果存在二階矩陣B,使得BA=AB=E,則稱矩陣A________,或稱矩陣A是____________,并且稱B是A的__________. (3)(性質1)設A是一個二階矩陣,如果A是可逆的,則A的逆矩陣是________.A的逆矩陣記為________. (4)(性質2)設A,B是二階矩陣,如果A,B都可逆,則AB也可逆,且(AB)-1=__________. (5)已知A,B,C為二階矩陣,且AB=AC,若矩陣A____________,則B=C. (6)對于二階可逆矩陣A=(ad-bc≠0),它的逆矩陣為A-1=. 2.二階行列式與方程組的解 對于關于x,y的二元一次方程組我們把稱為二階行列式,它的運算結果是一個________(或多項式),記為det(A)==ad-bc. 若將方程組中行列式記為D,記為Dx,記為Dy,則當D≠0時,方程組的解為 3.二階矩陣的特征值和特征向量 (1)特征值與特征向量的概念 設A是一個二階矩陣,如果對于實數(shù)λ,存在一個非零向量α,使得Aα=λα,那么λ稱為A的一個________,α稱為A的一個屬于特征值λ的一個__________. (2)特征多項式 設λ是二階矩陣A=的一個特征值,它的一個特征向量為α=,則A=________________,即也即(*) 定義:設A=是一個二階矩陣,λ∈R,我們把行列式f(λ)==__________________________稱為A的特征多項式. (3)矩陣的特征值與特征向量的求法 如果λ是二階矩陣A的特征值,則λ一定是二階矩陣A的特征多項式的一個根,即f(λ)=0,此時,將λ代入二元一次方程組 (*),就可得到一組非零解,于是非零向量即為A的屬于λ的一個______________. 典題拓展 例1已知矩陣A=,B=,求(AB)-1. 例2已知二階矩陣M有特征值λ=8及對應的一個特征向量e1=,并且矩陣M對應的變換將點(-1,2)變換成(-2,4). (1)求矩陣M; (2)求矩陣M的另一個特征值,及對應的一個特征向量e2的坐標之間的關系; (3)求直線l:x-y+1=0在矩陣M的作用下的直線l′的方程. 變式: 矩陣M=,向量X=,求M4X. 例3 在軍事密碼學中,密碼發(fā)送的數(shù)學原理是:發(fā)送方將要傳送的信息數(shù)字化后用一個矩陣X表示(不足的元素可以補上0,字與字之間的空格也以0記,且以密碼先后順序按列組成矩陣),在矩陣的左邊乘上一個雙方約定的可逆矩陣A,得到B=AX,則B即為傳送出去的密碼,接收方收到密碼后,只需左乘A的逆矩陣A-1,即可得到發(fā)送出去的明碼X=A-1B.不妨以二階矩陣為例,先將英文字母數(shù)字化,讓a→1,b→2,…,z→26.現(xiàn)已知發(fā)送方傳出的密碼為7,13,39,67,雙方約定的可逆矩陣為,試破解發(fā)送的密碼. 變式:現(xiàn)用矩陣對信息進行加密后傳遞,規(guī)定英文字母數(shù)字化為:a→1,b→2,…,z→26,雙方約定的矩陣為,發(fā)送方傳遞的密碼為67,30,31,8,密碼按列組成矩陣,此組密碼所發(fā)信息為________. 鞏固遷移 1.設可逆矩陣A=的逆矩陣A-1=,則a,b,c的值分別為________,________,________. 2.矩陣A=的逆矩陣A-1=______. 3.已知二元一次方程組從線性變換的角度求解時應把向量繞原點作________(填“順”或“逆”)時針旋轉________的旋轉變換. 4.矩陣M=的特征值與特征向量分別為__________________. 5.設A=,則A6=________ ;若A=,則A=________. 6.利用逆矩陣知識解方程組 7.設M是把坐標平面上的點的橫坐標伸長到2倍,縱坐標伸長到3倍的伸壓變換. (1)求矩陣M的特征值及相應的特征向量 (2)求逆矩陣M-1以及橢圓+=1在M-1的作用下的新曲線的方程. 8.已知矩陣A=,α=,求A100α. 9.設矩陣A=(a≠0). (1)求A2,A3; (2)猜想An(n∈N*); (3)證明:An(n∈N*)的特征值是與n無關的常數(shù),并求出此常數(shù).- 配套講稿:
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