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1、
2014年高考一輪復習熱點難點精講精析:
選修系列(第5部分:矩陣與變換)
一、 線性變換與二階矩陣
(一)矩陣相等的應用
〖例〗已知A=,B=,若A=B,求,。
思路解析:由矩陣相等的定義,知矩陣A,B對應元素相等,列出方程組后求解。
解答:由矩陣相等的定義知
,解得
(二)二階矩陣與平面向量乘法的應用
〖例〗在平面直角坐標系xOy中,設橢圓在矩陣對應的變換作用下得到曲線F,求F的方程。
思路解析:由已知矩陣可得坐標變換公式,從而得到橢圓上點與曲線上F上點坐標間的關系,再代入橢圓方程即可得F的方程。
解答:設是橢圓上任意一點,點P在矩陣A=的作用下的像為。
2、∵A=,∴坐標變換公式∴∵點P在橢圓上,故,
∴,∴曲線F的方程為。
(三)線性變換性質(zhì)的應用
〖例〗二階矩陣M對應的變換將點(1,-1)與(-2,1)分別變成點(-1,-1)與(0,-2)。
(1)求矩陣M;
(2)設直線在變換M作用下得到了直線求直線的方程。
思路解析:由已知條件下可利用待定系數(shù)法求矩陣M,再通過矩陣M對應的坐標變換公式確定直線
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與直線上點坐標間的關系,即可求直線的方程。
解答:
二、變換的復合與二階矩陣的乘法及逆變換與逆矩陣
(一)與矩陣乘法的相關問題
〖例〗⊿ABC的頂點為A(0,0),B(0,0),C(0,1)。如果將
3、三角形先后經(jīng)過和兩次變換變成⊿,求⊿的面積。
思路解析:先將兩次變換轉化成矩陣的乘法,再利用矩陣與向量的乘法求出變換后的點的坐標,最后用三角形的知識求面積。
解答:
(二)與逆矩陣(變換相關的問題)
〖例〗已知矩陣A=。
(1)求逆矩陣A-1;
(2)若二階矩陣X滿足AX=,試求矩陣X。
思路解析:利用可以求出A-1,再利用AA-1=E2,可求出二階矩陣X。
解答:(1)∵==-1≠0?!嗑仃嘇是可逆的,且A-1=
(2)∵AX=,∴A-1 AX= A-1,∴X==。
(三)用矩陣知識解二元一次方程組
〖例〗用矩陣知識解二元一次方程組
思路解析:用二階行
4、列式可以表示二元一次方程組的一般解,計算出相應量后代入即可。用逆矩陣從幾何變換的角度也可求解二元一次方程組。
解答:二元一次方程組可化為
其系數(shù)矩陣為A=該方程組的矩陣形式為A=,
∵∴方程組有唯一解=A-1,
∵A-1=代入上式得= A-1= =,
∴原方程組的解為。
三、變換的不變量與矩陣的特征向量
(一)二階矩陣的特征值、特征向量的求法
〖例〗設A=,求A的特征值以及屬于每個特征值的一個特征向量。
思路解析:求特征向量要先求出特征多項式及特征方程的根(特征值),再將特征值代入方程(組),求出一組非零解,即得對于相應特征值的特征向量。
解答:矩陣A的特征
5、多項式為
(二)的簡單表示
〖例〗已知矩陣,,試計算。
思路解析:利用特征值和特征向量,可以方便地計算多次變換的結果,應用公式時要熟悉各個系數(shù)的意義,并分別求出代入。
解答:設矩陣的特征多項式為
(三)矩陣的簡單應用
〖例〗工業(yè)發(fā)展時常伴有環(huán)境污染,怎樣減少甚至消除環(huán)境污染是很重要的問題。某研究機構提出了有關污染和工業(yè)發(fā)展的工業(yè)增長模型。設P是目前的污染程度,D是目前的工業(yè)發(fā)展水平,和分別是5年以后的污染程度和工業(yè)發(fā)展水平。在許多發(fā)展中國家,工業(yè)發(fā)展模型實際上是:=P+2D,=2P+D。
(1)設和分別是第二個5年以后的污染程度和工業(yè)發(fā)展水平,試求、與P、D的關系
6、式;
(2)某發(fā)展中國家目前的污染程度和工業(yè)發(fā)展水平都是1,設第n個5年以后,污染程度和工業(yè)發(fā)展水平分別為和,試求、,并說明污染程度和工業(yè)發(fā)展的趨勢。
思路解析:由、表達式可以得相應的變換矩陣,再將實際問題轉化成矩陣的運算。
解答:(1)∵= P+2D,=2P+D,∴設A=,
∴
(2)
說明污染程度和工業(yè)發(fā)展水平同時以3倍的速度發(fā)展,高水平工業(yè)能提高人們的生活水平,但處理不當,隨之加重的環(huán)境污染會造成不堪設想的后果,這個結果告誡人們在發(fā)展工業(yè)的同時,一定要注意減輕污染,治理污染。
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