高等代数-课后答案-高等教育出版社

1、高等代数习题答案(一至四章)第一章多项式习题解答 TOC o 1-5 h z 1、(1)由带余除法，得 q(x) 1x 7,r(x)26 -3999(2) q(x) x2 x 1 , r(x) 5x 7,22、c “、 p 1 m0m(2 p m ) 0/日2、(1) i,(2)由得q m 0q 1 p m2 03、(1) q(x) 2x4 6x3 13x2 39x 109, r(x) 32729 8iq (x) =x 2ix (5 2i) , r(x)4、(1)有综合除法:-_2f (x) 1 5(x 1) 10(x 1)34510(x 1)5(x 1) (x 1)(2) f (x)2311

2、 24(x 2) 22(x 2)8(x 2)(x 2)4(3) f(x)24(7 5i) 5(x i)(1 i)(x i)2 2i(x i)3 (x i)45、(1) x+1(2) 1(3) x2 2历 16、(1) u (x) =-x-1, v (x) =x+2(2) u(x)1,、3, v(x)(3) u (x) =-x-1,、32v(x) x x 3x 27、8、思路：根具定义证明证：易见d (x)是f (x)与g (x)的公因式。另设(x)是f (x)与g (x)的任意公因式,下证 (x) d(x)。由于d (x)是f (x)与g (x)的一个组合，这就是说存在多项式s (x)与t (

3、x),使d (x) =s (x) f (x) +t (x) g (x)。从而(x) f (x) ,(x) g (x),可得(x) d (x)。 即证。9、证：因为存在多项式 u (x), v(x)使(f(x), g (x) =u(x)f(x) +v (x) g (x),所以(f (x), g (x) h (x) = u(x)f (x)h (x) +v (x) g(x)h(x),上式说明(f (x),g (x) h(x)是 f (x) h (x)与 g (x) h (x)的一个组合。另一方面，由(f(x),g(x) f(x)知(f(x),g(x)h(x) f(x)h(x)。同理可得(f (x),

4、g(x)h(x) g(x)h(x)从而(f(x),g(x)h(x)是 f(x)h(x)与 g(x)h(x)的一个最大公因式，又因为(f (x),g(x) h(x)的首相系数为 1,所以(f (x)h(x), g(x)h(x) (f (x), g(x)h(x)。.证 存在u (x), v (x)使有因为f (x), g (x)不全为0,所以(f (x)g(x) 0 ,由消去律可得所以。.由上题结论类似可得。.证由假设，存在使(1)(2),将(1)两式相乘得所以(f(x),g(x)h(x) 1.证由于反复应用第12题结论，可得同理可证 从而可得从而.证 有题设知 f(x),g(x) 1 ,所以存在

5、 v (x), v (x)使 u(x)f(x)+v(x)g(x)=1u(x)f(x)-v(x)f(x)+v(x)g(x)+v(x)g(x)=1即u(x)-v(x)f(x)+v(x)f(x)+g(x)=1所以(f(x), f(x) g(x) 1 同理(g(x), f (x)g(x) 1再有12题结论，即证(f (x)g(x), f(x) g(x) 116、(1)由x-2得三重因式(2)无重因式。 TOC o 1-5 h z 一 15 , 117、当t=3时有二重根 x=1,;当t=由一重根x 。4218、4p3 27q2019、a=1, b=-2。20、证因为f (x)的导函数所以于是 从而f

6、(x)无重根。21、证 因为，由于a是的k重根，故a是的k+1重根。代入验算知a是g(x)的根。所以s-2=k+1s=k+3,即证。22、证必要性：设Xo是f (x)的k重根，从而是的k-1重根，是的k-2重根。，是的一重根，并且Xo不是的根。于是，而。充分性 由而，知X0是的一重根。又由于，知X0是的二重根，以此类推，可知 X0是f (x)的k重根。123、解：例如：设f(x) x 1,那么f (x) xm以0为m重根。m 124、证 要证明，就是要证明f (1) =0 (这是因为我们可以把 xn看做为一个变量。有题设由，所以也就是 f (1) =0,即证。25、当n为奇数时， n 1 n

7、1xn 1 (x 1)x2 ( n 1)x 1x2 ( 2 n 2)x 1.x2 ( )x 1当n为偶数时 n 1 n 1xn 1 (x 1)(x 1)x2 ( n 1)x 1x2 ( 2 n 2)x 1.x2 ( 丁 )x 127、(1)利用剩余除法试根：有一有理根： 2(2)有两个有理根：1,122(3)有五个有理根：3, -1 , -1 , -1 , -1。28、(1)因为 1都不是它的根，所以 x2 1在有理数域里不可约(2)利用爱森斯坦判别法，取 p=2,则侧多项式在有理数域上不可约。(3)不可约(4)不可约(5)不可约第二章行列式习题解答1、均为偶排列(2) i=3 k=6时为偶排

8、列时为奇排列2、(1) i=8 , k=33、4、当 n=4k, 4k+1 当 n=4k+2,4k+35、n(n 1) . k26、正号7、a11a23a32a44a12 a23a34 a41，a14 a23 a31a428、( 1)原式=(n(n 1)1) 2 n!, (2)n 1(1) n!(3)(n 1)(n 2)(1)2 n!9、解：行列式展开得一般项可表示为4e2上2a3j3a4j4a5j5 ,列标上345只可以在1,2,3,4,5 中取不同值，故三个下标中至少有一个要取3,4,5列中一个数，从而任何一个展开式中至少要包含一个零元素，故所给行列式中每一项的乘积必为0,因此行列式只为零

9、。10、解：含有x4的展开项中只能是aa22a33a44 ,所以x4的系数为2；同理，含有x3的张开项中只能是a12a21a33a44，所以x的系数为-1。11、证：有题设，所给行列式的展开式中的每一项的绝对值为1。而行列式的值为 0,这说明带正号与带负号的项数相同。根据行列式定义，其展开式中的每一项的符号是由该乘积中各因子下表排列的逆序数所决 定的，即当该乘积中各因子的第一个下标排成自然顺序，且第二下标所成排列为偶排列时，该项前面所带 符号为正，否则为负号。所以，由带正号的项与带符号的项数相等即说明奇偶排列各半。12、解（1）因为所给行列式的展开式中只有第一行含有x,所以若该行列式的第一行展

10、开时含有xn 1的对应项系数恰为（1）n1乘一个范得蒙行列式a?2 a12 a?n 2.a1n 2.a2于是，由a1, a2, a3.an 1为互不相同an 1n 2.an 1的数即知含有xn 1的对应项的系数不为零，因而p （x）为一个n-1次的多项式。13、( 1) 294 105(2) 2(x3 y3),、，、，、2 2,、(3)48(4)160(5)x y(6)014、提示：将第二列，第三列的同时加到第一列。15、(1)A11 =-6 ,A12 =o,A13=0,A14=0,A21=12,A226,A23 =0,A24=0,A31=15,A32 =-6 ,A33 =-3,A34 =0，

11、 A41 =7 ,A42 =0, A43 =1 , A44 =2(2) A1 =7, A12 =-12 , A13 =3,A21 =6, A224, A23 =-1 ，A31 =-5 ，A32 =5, A33 =5, A34 =0。16、(1) 1(2)13(3) -483(4) 312817、（1）按第一行展开，原式 =xn （ 1）n 1yn o（2）从第二列起个人列减去第一列:当n 3时，原式=0,当n=2时，原式=(a2 a1)(b2 b1),当n=1时，原式=a1 b1 n(xi m)( m)n 1i 1(-2) (n-2)!1(5)各列加到第一列得：(1) (n 1)(n 1)!2

12、18、提示：（1）分别将第i （i=2,3.n+1 ）行乘以加到第一行ai 1从最后一行起，分别将每一行乘以x后加到起前一行。导出递推关系式同（3）19、( 1) d =-70 ,解：d1=-70 , d2=-70 , d3=-70 , d4=-70(2)x15=1x2d5=1 dd3x3 =1dd4x4=1dd=324, d 1=324,d2=648d 3 =-324d4=-648X1d!=1 dX2d2=2 dd3x3 =1dX4d4=-2 dd5=312(3) d=24, d1=96, d2=-336 , d3 =-96 , d4 =-168 ,d1X1 d(4) d=665,-=4 X

13、2d1 =1507,d2=-14 dd3X3 =-4d,d3=703,X4d4=-395dl = 77 dX5d5d=13d5 =212d2=-1145X1d1_1057X2d2 =229X3133d3 =37-X435d479X5133d5_212d665dddd66520、证明：由得这是一个关于的线性方程组，且他的系数行列式为一个范得蒙行列式。由已知该行列式不为零，故线性方 程组只有唯一解，即所求多项式时唯一的。21、第三章线性方程组 习题解答1、（1）无穷多解（2）无解（3） （-8,3,6,0 ）（4）无穷多解（5）无解 （6）无穷多解 TOC o 1-5 h z c51112、_ 1

14、_2_3_4 1344443、证有题设，可以找到不全为零的数使显然。事实上，若，而不全为 0,使成立，这与线性无关的假设成立，即证。故即向量 可由线性表出。4、证 设有线性关系带入分量，可得方程组由于，故齐次线性方程组只有零解，从而1, 2，.n线性无关。5、证：设有线性关系则当r=n时方程组中的未知量个数与方程个数相同，且系数行列式为一个范德蒙行列式，即 由定理得：方程组有唯一解，就是说线性无关。当rn时，令则由上面（1）的证明可知是线性无关的。而是的延长向量所以也线性无关。6、证：由线性关系，则。再由题设知线性无关，所以解得，所以线性无关7、证：设是中任意r个线性无关向量组，如果能够证明任

15、意一个向量都可由线性表出就可以了。事实上，向量组是线性无关的，否则原向量组的秩大于r ，矛盾。这说明，再由得任意性，即证。8、证：有题设知所以，且等于 r 。又因为线性无关，故而的一个极大线性无关组。证： 将所给向量组用（ 1）表示，它的一个极大线性五官向量组用（ 2 ）表示。若向量组（ 1 ）中每一个向量都可以由向量组（ 2）线性表出，那么向量组（2）就是向量组（1）的极大线性无关组。否则，向量组（ 1）至少有一个向量不能由向量组（ 2）线性表出，此时将添加到向量组（2 ）中去，得到向量组（3 ） ，且向量组（3 ）是线性无关的。进而，再检查向量组（ 1 ）中向量是否皆可由向量组（3）线性表

16、出。若还不能，再把不能由向量组（3）线性表出的向量添加到向量组（ 3）中去，得到向量组（ 4 ） 。继续这样下去，因为向量组（ 1 ）的秩有限，所以只需经过有限步后，即可得到向量组（ 1 ）的一个极大线性无关组。证（ 1 ）由于的对应分量不成比例，因而线性无关。（ 2）因为且由可解得所以线性无关。再令带入已知向量后， 由于相应的其次线性方程组的系数行列式为0 ， 因而该齐次方程组存在非零解， 即线性相关，所以可由线性表出。11、解（ 1）对矩阵 A 做初等行变换，可得：所以的秩为3，且即为所求极大线性无关组。（ 2）同理可得为所求极大线性无关组，且向量组的秩为 3.13、设i, 2,.n的秩为

17、r n,因而的秩为n,有题设和上题知n r从而 r=n 。故 1 , 2, n 线性无关。14、证：必要性。设1, 2,.n线性无关，但是n+1个n维向量必线性相关，于是对于任意n维向量 ，他必可由 i , 2, n 线性表出。充分性：任意n 维向量 1 , 2 , n 可由线性表出，特别的单位向量可由 1, 2, n 线性表出，于是有上题结果即证 1 , 2 , n 线性无关。证 : 充分性 : 有克莱姆法则即证 .必要性 : 记,则原方程组可表示成, 有题设知 , 任意向量都可由 1, 2 , n 表出 , 因此由上题结果可知 1 , 2, n 线性无关 .进而 , 下述线性关系 , ,

18、仅有唯一零解, 故必修有 , 即证 .由于与有相同的秩，因此他们的最大线性无关组所含向量个数必定相等，这样的最大线性无关组也必为的极大线性无关组，从而他们有相同的最大线性无关组。证：只要证明向量组等价即可。有题设，知可由线性表出。现在把这些等式统统加起来，可得于是，(i=1,2 ,000 r)即证也可由线性表出，从而向量组与等价。18、(1) 4 3(3) 2(4) 3(5) 512x3(1)2219、(1)=1时无穷多解=-2时无解11且 -2时方程组解唯一，X1,x220且 1时方程组解唯一X13 3 2 151)9-,X23 1294 33 2 1292(1)，X3L一2b 111 2a

19、b 4b,X21X3 b(a 1) b b(a 1)(3)当行列式D 0时，即a 1且b 0时，方程组有唯一解，且为X1_,、一一、，一当D=0时右b=0无斛 右a=1时无斛 当a=1, b=时方程有无否多斛。20、(1)无穷多解1(1, 2,1,0,0),2(1, 2,0,1,0),3 (5, 6,0,0,1)7 5(2)无穷多解1( 1,1,1,0,0),2( 一, ,0,1,3)2 22 13 1(3)无穷多解(1,1,2,-,1)3 12 4 TOC o 1-5 h z 一一15(4)无否多解1( 1, 1,1,2,0), 2 ( ,0,0, -,1) HYPERLINK l book

20、mark57 o Current Document 4421、(1)(4)其中k为任意常数。其中为任意常数。(6)其中k为任意常数。22、解：对方程的增广矩阵做行初等表换：于是，只有a=0且b=2时，增广矩阵的秩与系数的秩都为2,此时原方程组有解；当 a 0且b 2时,原方程组都无解。当a=0, b=2时原方程组与方程组同解。且其一般解为其中为任意常数。23、证：对方程组的增广矩阵做行初等变换，有此时A的秩为4, A的秩为4的充分必要条件是，因此，原方程组有解的充分必要条件是，其次，当时，原方程组与方程组同解，所以他的一般解为其中k为任意常数。24、证：由于两个等价的线性无关组所含向量个数是相

21、等的，不妨设是齐次线性方程组的一个基础解系，且与他等价，则ai (i=1,2 ,000 r)可由线性表出，从而 ai (i=1,2 ,。r)也是其次线性方程组的解。又由题设知线性无关，且可由线性表出，从而其次线性方程组的任意一个解也可以由线性表出，即证也是方程组的一个基础解系。25、证：由于方程组的系数矩阵的秩为 r ，所以它的基础解系所含线性无关解向量的个数为 n-r 。设是方程组的一个基础解系，是方程组的任意n-r 线性无关的解向量，则向量组的秩仍为 n-r ，且是他的一个极大线性无关组，同理也是他的一个极大线性无关组，所以与等价，再由上题即证。26、证：线性方程组为有题设，是该方程组的 t 个解，现将代入方程组，得，所以仍是方程组的一个解。即证。第四章 矩阵解： （ 1 ）2）其中，（ 3）采用数学