求大神帮我解决一下这个高数的行列式问题

对图解的初级补充与完善

1.1.1.1.1.1.排列:一般地,从n个不同元素中取出m(m≤n)个元素,按照一定的顺序排成一列,叫做从n个元素中取出m个元素的一个排列(permutation);
1.1.1.1.1.2.全排列:n个不同的元素排成一列称为n个元素的全排列。即在排列的定义中m=n的情况就是全排列;
1.1.1.1.1.3.1.对换的定义:在排列中将任意两个元素对换,其余不动,称为对换;
1.1.1.1.1.3.2.对换的性质:①、一个排列中的任意两个元素对换,排列的逆序数改变奇偶性;②、奇排列变成标准排列(标准排列就是按照从小到达的顺序排成的一列)的对换次数为奇数,偶排列变成标准排列的对换次数为偶数;
1.1.1.1.1.逆序:排列中的某两个元素的先后次序与标准次序(某种规则规定的次序)不同,就说有一个逆序;

对图解的补充与完善的下一步任务

想要让知识之间彻底的融会贯通,单凭这一个图解是远远不够的。需要从思维的想明白两个问题:

  1. 定义是如何决定性质的:搞清楚这一点才能真的懂得每一个性质的由来,才能真的理解每一个性质,而不是单单靠记忆;
  2. 性质是怎么应用到计算中的:行列式的理解重点在于性质,而应用的重点在于计算。将性质应用到计算中才能发挥性质的作用。

另外,本章另外一个重点就是计算行列式。这个专题要放到我的“线性代数习题总结之行列式”这一篇中讲解。
所以,就此篇文章需要日后完善的重点就是以性质为思考核心的知识串联。

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2020年数学考试结束后到现在的7月,各路平台上一直在谈论考题的难易。

有人说题目简直难爆了,有人说与往年持平,有人说题目新颖没见过,有人悲观地鼓吹"真题无用论"……总体来说,认为考题难的声音更多一些。

但,无论如何评价真题的难度,都只是个人的主观感受,与个人的复习水平有关,不够客观。不能因为说难的人多,就受从众心理影响,自己也跟着认同,从而对考研数学产生畏惧。克服从众心理,独立客观地分析问题,才是难能可贵的。

我认为,评测真题难易程度的一个重要客观指标是:是否在历年真题中出现过类似真题。

历年真题,相当于一个对每个人都开放的公共题库,如果在历年真题中出现的类似题型的数目比较多,就可以断言,真题很有用!

接下来,会以2020年数学一真题为例,先统计类似真题情况并数据可视化,再给出结论,最后,详细给出每一道题的思路、详细解析、难易度、创新度、类似真题

为什么要做这项工作?一是给21年考数学的考生一颗定心丸,甚至不少考生都被20年真题吓得改了目标专业;二是想告诉大家,你们一直坚持的观点是没错的——真题是最有价值的习题!

统计以数一真题为主,其他类别为辅,且某些题只列出一部分类似真题

一、绝大多数题目(21道)都有“原型”;
二、很多比较创新的题目与早期(2008年以前)的真题题型非常相似。

本文通篇看完你会发现,当范围放大到更早年份的真题时,今年的很多貌似新颖的题目并不是十分地“创新”。

当然,2008年以前大纲一直在做调整,整体难度要比之后的年份略高一点。

那还需要什么考前押题班?真题就是了啊,你想要的都在真题中!有兴趣的同学可以在下文的真题详细解析part对比一下。下面继续来看分值比例。

有类似真题的(高相似度):16道题,共102分
有类似真题的(中相似度):5道题,共27分
没有类似真题的:2道题,共21分

从饼状图可以看出,如果真题做的非常纯熟,最高能拿到有高相似度的类似真题的题目分数(102分),题型和思路都是高度相似的,努努力,过国家线应不成问题;

如果头脑能稍微转个弯,能举一反三的,进一步能拿到有中相似度的类似真题的题目分数(27分);

剩下没有类似真题的题目分数(21分),只能靠平时积累的基本功力,具体问题具体分析了。其中,第19题是高数压轴题,确实难,第一问略难,只要想到用拉格朗日,就有可能推出来,第二问很难,这5分可以放弃。第22题很新颖,但说实话并不难,思路与一维随机变量函数的求法简直一样。

换句话说,如果把真题练得十分纯熟,凭借历年真题中的相似题型就能在2020年的考试中拿到最高129分。

从上述分析中,可见真题的重要性。真题的复现率很高,是最有价值的习题册。复习中,应越早训练真题越好,训练的遍数越多越好。

当你真正做完各种xxx题、冲刺x套卷等习题和模拟题后,会发现只有真题的难度是最恰当的,其他题库中很大比例的题,要么简单、要么太难、要么综合性不够。甚至有的题目难到让人崩溃,看答案都看不明白思路,平白做了很多无用功。所以说,真题的题目质量远超任何题库。

每年的数一真题有23道左右,30多年就是690余道,加上数二数三中相同范围的题目,共1000多道适合训练的好题,数量和题型足够。

真题是一个近在手边的宝藏!很多同学知道这个道理,但在实际中却往往不够重视真题。

因为不少人选择的策略是先苦后甜,总是喜欢把好东西留到最后享用,认为要先达到一定水平后再训练真题,认为太早做真题会浪费真题的价值。结果,直到10月前一直都在做其他习题,10月后匆匆做上一遍真题就上考场了。各类题目倒是做了不少,但质量不够,且做得泛而不精!对知识框架和思维定势的培养并不到位。

真题的价值只考前过一遍就能显现出来吗?这也是影响最终考研成绩的一个重要的认识分歧!通过真题,一方面可提炼、熟悉常考题型,另一方面可完善知识框架和思维定势。这都是需要反复、多轮、深入研究真题才能做到的!

正所谓,滴水能穿石,铁杵磨成针,专一的力量是强大的!

举个例子,2020年数一第3题(题目见下文)。看选项求的都是二重极限,在头脑中马上调出知识框架,二重极限的求法有如下方法:①化简(四则、等价无穷小代换、根式有理化、提非零因子,等等);②利用“无穷小量×有界量=无穷小量”; ③夹逼定理;④通过变量替换,转化为一元函数极限;⑤利用可微的充要条件求特定形式的极限。好,挨个儿把这五个方法都试验一遍,快速排除不可能的,最终一定有一个方法好使!这就是建立在完善知识框架上的穷举法。练真题达到一定境界后,遇到问题,头脑中各种知识框架、思维定势背得熟练,信手拈来,这才算出师。

选最棒的题目,做最精的训练!

进入强化阶段以后,如果你开始复习比较晚,那么真题更应放在前面,作为主力训练题,其他习题册和模拟题册应放在后面,作为补充训练,会更有效一些。这种复习策略可能与很多人的认知不符,但特别适合那些复习时间不够用的同学。

无论如何选择训练题目,拿笔算一下时间,xxx题做完要用几个月?真题做完要用几个月?做个时间表,在考前给真题预留下足够的时间!

下面是一些小小的战术细节:

  • 如果你在9月初还在做各种各样的习题,还没开始啃真题,最好尽快开始啃,真题值得反复啃到考试前夕;
  • 如果真题只啃一遍,一个月后印象会变淡,甚至连思路可能都记不起了,只记得曾经做过。所以,每一道真题都值得反复揣摩三遍以上,最大程度强化记忆;
  • 如果你的真题书很单薄,只有10或15年,最好花点钱,买一本更全年份的,30多年的最好了;
  • 如果你的真题书不是分类、分题型解析的,最好再花点钱,买一本分类解析的,有利于归纳题型;
  • 如果你啃完一套只有单一解法的习题书,不妨换一套以多种解法为特点的真题书再啃一遍;
  • 如果你已经啃了三遍以上真题,无题可做时,可以买其他类别的相同范围的真题来做(比如考数一的买数二数三来做),绝对会大有裨益。
  • 如果啃分类题型时,为了细嚼慢咽而放慢了节奏,是否可以考虑在冲刺阶段用套卷来训练速度?提前适应考场节奏?

当上述这些 “精练” 都做完以后,再回头来看,自己的水平是不是扎扎实实地提高到了让自己都惊讶的地步?踏上考场时,还会担心今年题目难吗?

四、附上2020年数学一真题的超详细解析(可能是最细致的解析)

数二、三统计后续发,可关注同名公号,之前发过一篇辅导教材的评测,7月中下旬会发一篇关于真题辅导书的评测和关于真题解题思维的文。暑假会在知乎直播,研究真题及其背后的知识框架。

分析】开门见“山”,开卷就遇到一道貌似很复杂的题,搞不定的话会压力山大。遇到少见题型,怎么办?知识框架+思维定势!先在头脑中的知识框架中搜索相关考点,“无穷小量中最高阶”显然是考“无穷小阶的比较”嘛,OK,这是一个求除式极限的问题,马上想到用“洛必达法则”上下同时求导,而且四个选项都是变上限积分函数,立马思维定式:遇到变上限积分,先求导再说!那么思路有了吧,无穷小量比较+洛必达法则+变上限积分求导,动笔……

【总结】带有变上限积分的无穷小量比较问题,多年未考了,如果只做近15年真题,可能会遗憾错过。所以,建议买一本20年或30年的更全的真题,早期题的重现率最近几年有所上升。
【相似真题】相似度:高


分析】题干没太多有用信息,看选项都是围绕“可导”。 是可导的充分条件,属于“利用导数定义判断可导性”类题型; 是可导的必要条件,属于“利用导数定义求极限”类题型。另外,选项中带有根号和绝对值,应与极限存在的充要条件有关。

【总结】凑导数定义时,先添项凑出标准形式,再补项使之恒等。常考题型,不应失分。
【相似真题】相似度:高


分析】先看四个选项,求的都是二重极限,马上调用知识框架,二重极限的求法有:①化简(四则、等价无穷小代换、根式有理化、提非零因子,等等);②利用“无穷小量×有界量=无穷小量”; ③夹逼定理;④通过变量替换,转化为一元函数极限;⑤利用可微的充要条件求特定形式的极限。
按理来说,要挨个儿把这五个方法都试验一遍,但题目条件给了“可微”,可以做出合理推断:应该是利用了可微的充要条件来计算极限。条件还给出了 点的法向量 ,以及切平面上的某向量。先把每个选项的点乘和叉乘展开再说。

【总结】本题考点:向量代数+可微的定义+函数绝对值的极限。其实本题不用做,就能直接看出答案来!因为 选项都是求向量外积的模,这个求起来计算量太大了,选项 是内积,但 却该向量又没具体给出,所以只可能是 。当然为了保险起见,验证一下 的正确性就行了。
【相似真题】相似度:中


分析】首先,发现变量换了个写法——把常见的幂级数的 直接换了个写法 ,实在是为了求新而求新啊。观察题目,已知收敛半径,要求相关区间的敛散性问题,马上反应出这是一个关于阿贝尔定理的问题。

【总结】考察对收敛半径定义掌握的准确程度,这种问题的关键在于 处点的收敛性。
【相似真题】相似度:中


分析】一打眼就是考察矩阵的有关初等变换的定理,很容易得出答案。

总结】常考题型,很简单。
【相似真题】相似度:高


分析】“相交于一点”这个条件能推出什么结论呢?就是联立两个方程,但这个方程是点向式的,转化为参数式才方便联立。选项都是关于线性相关性和线性表出的,利用定义,找出关系即可。

【总结】空间解析几何与线性代数结合的题型,考察的内容并不深入,但需要正确变换才能得到结果。
【相似真题】相似度:高


分析】这类概率题的思路就是算一步看一步,算到中间某步,会用到已知条件,得出结果。另外,此类题,有个思维定势:看到 ,一般会有 的一个子集,其概率为 。

【总结】事件的运算+概率的性质。注意,题目中出现概率为 或 的时候,一定要加以利用。
【相似真题】相似度:高


分析】本题直接考察中心极限定理,可以直接背公式,也可以记住原理,现场推导。

【总结】大数定律和中心极限定理的公式,建议双管齐下,既死记硬背,又记牢原理,忘了也能分分钟推导出来。这么多年以来第一次在数一中考察大数定律,但数三曾多次考过。
【相似真题】相似度:高


【分析】先直接代入,是 型,再调用知识框架,该类型的处理方法通常有四种:①通分;②有理化;③提因子;④变量代换(尤其是倒代换)。此题是分式,故通分。接下来,进一步化简,化到不能再化简后,运用洛必达法则,搞定。

【总结】送分题,要保证正确率。
【相似真题】相似度:高


【分析】参数方程求二阶导的题型。代入公式直接求即可。

【总结】送分题,必拿分。
【相似真题】相似度:高


【分析】属于罕见题型,没什么套路,所以用“条件结论分析法”。看条件,有个高阶微分方程,马上想到可能要求通解;再看结论,是个广义积分,求出原函数,代入极限即可,但关键是:抽象函数求不出原函数啊!所以,抽象函数只能抽象来算,找抽象关系式。条件中正好有一个关系式,可以代入试试,正好能求出原函数。

【总结】本题确实又新颖又难,需要讨论,计算量比较大,会耗时6-10分钟。16年曾经出现过一次类似题型,如果对真题熟悉,最起码会有思路!
【相似真题】相似度:高


分析】这是个常见题型——被积函数同时含有上限变量 和积分变量 的变限积分的求导。但又有所创新,又结合了混合偏导数的计算。首先,把这个变限积分求出来,利用知识框架,核心思想是让被积函数中只含有积分变量,而不含 。又分为两种情况:①情形一:被积函数中的 可分离,则把含 的表达式提到积分号外。②情形二:被积函数中的 不可分离,则需要做换元处理。此题显然属于情形二,要做换元。

【总结】一道很新颖的“混合了上限的变上限积分”+“混合偏导数计算”题目。

【相似真题】相似度:中


【分析】利用知识框架,数值型行列式有两类解题思路:(1)利用行列式的性质,将所求行列式化简,通常转化为上述几类特殊特殊行列式(尤其是上下三角行列式)或变形出尽可能多的零元素;(2)利用行列式展开公式,把行列式的阶数降低(有时会用到递推法)。通常这两类解题思路可以配合使用。
对于低阶行列式,先利用行列式的性质,变形出尽可能多的零元素,最好是某一行只含1或2个零元素,于是就可以按这一行展开,转化为三阶行列式,而三阶行列式是有公式的。

【总结】低阶数值型行列式的处理方法要心中有数。当然本题利用性质化简还有很多种解法。
【相似真题】相似度:高


【分析】本题考察协方差的性质和计算,并不难,中间步骤肯定会用到求随机变量的期望或随机变量函数的期望。

【总结】协方差公式+期望计算。
【相似真题】相似度:中


分析】一道非常标准的多元函数求无条件极值问题,非常简单。利用知识框架,必要条件求范围,充分条件再筛选。

【总结】送分题,要保证正确率。
【相似真题】相似度:高


【分析】利用知识框架,第二类曲线积分的计算有“三大基础性方法”(包括直接计算、格林公式、积分与路径无关定理)和“两小技巧性方法”(包括曲线方程代入被积函数、对称性)。简单验算一下,发现 为零,故我们选用格林公式。但要注意格林公式的条件,一是曲线 必须封闭且正向;二是 这四个函数在平面闭区域 上必须连续。本题满足第一条,但不满足第二条,有一个不连续点 ,该点处分母是零。相应的解决方法是“挖洞法”,且根据分母形式来找“洞”,即找一个小封闭曲线 ,使得积分容易处理。

【总结】这是一道非常典型、常见的考题,甚至和一些辅导书的原题几乎一模一样,这个分数应该是必拿的,但此题唯一的难处在于计算量,如果不熟练的话,用时会超出平均时间。
【相似真题】相似度:高


【分析】先证明后计算。仔细阅读这个证明题,其实也是一个求幂级数的收敛区间的计算题。利用知识框架,马上想到求收敛半径的两种手段:一是一般幂级数 情形(可能有缺项);二是标准幂级数 情形(不缺项)。本题这两种手段都可以,我们用第一种。用比值法 ,令 ,即可得到幂级数的收敛区间。这一问,并不难,属于必会题。

但求和函数比较难,利用知识框架,求和函数有两种手段:一是利用幂级数的性质(四则运算、逐项求导、逐项积分);二是微分方程法。本题中系数是由递推关系式给出的,利用性质行不通,故考虑第二种方法。微分方程法是对原幂级数的和函数求一阶导,甚至二、三阶导,把它们进行四则运算,如果能得到一个关于它们的关系式,即微分方程,那么求和函数问题就转化为了求微分方程的问题。

【总结】本题用到的 微分方程法,但历年考研中也曾几次考察过,如果对真题熟悉,思路应该能想到,但本题算是其中最难的,因为需要自己找到关系式!本题主要难在这儿!
【相似真题】相似度:高


【分析】调用知识框架,第二类曲面积分的计算有如下方法:三大基础性方法”(包括直接计算、合一投影法、高斯公式)和“两小技巧性方法”(包括曲线方程代入被积函数、对称性)。其中,被积函数中含有抽象函数导致高斯公式使用不便,且分面投影的直接计算法也不可行,所以,可以锁定解决方法为:合一投影法。合一投影法本质上是利用两类曲面积分之间的关系,先转化为第一类曲面积分,再转化为某一坐标面上的二重积分。

【总结】对于第二类曲面积分,历年考研大多考察高斯公式,但本题另辟蹊径,被积函数是抽象函数,适合用合一投影法。只要思路有了,会发现实际计算并不难。
【相似真题】相似度:高


【分析】观察第(1)问,含有一个中值的导数,可以分析出本题应该用到拉格朗日中值定理。本题给了三个点 以及使得 取到最大值 的 ,那么肯定应该是在这三个点构成的两个区间上分别应用中值定理。第(2)问属于特别难那种证明题。结论中含有 ,故可考虑用反证法。

【总结】本题第一问中规中矩不算难,拉格朗日套用上,讨论一下就行了,做不出来只能怪自己基础不牢了。但第二问是证明题中的难题,把拉格朗日和莱布尼茨公式结合起来用,这种思路很难想到,所以这5分实在不能强求。


【分析】本题比较新颖, 经正交变换到 ,两个二次型矩阵是什么关系?要熟悉原始的推导过程: ,可见,两个二次型矩阵的关系是:既合同 又相似 (因为 是正交矩阵)。通过合同和相似的一些性质,就能求出系数。第二问求正交矩阵,这个需要转换思路,我们只会求 和 时的正交矩阵,但由于 相似,有相同的特征值,故都可化为同一个对角矩阵 ,所以分别求出两个正交矩阵,通过 得到关系式,最后变换为 的形式,即可得到结果。

【总结】第一问是两个矩阵相似,利用性质求矩阵中的未知量,与2015年和1998年的真题非常相似。第二问是求 中的可逆矩阵 ,这与2015年的第二问相似但有一些差别。与其解题思路一致的是2002年的第三问。
【难度】★★★☆☆ 中等
【创新】★★★★☆ 比较新颖
【相似真题】相似度:中


【分析】利用知识框架,矩阵可逆的证明方法常用的有:①定义;②行列式不为零;③ ;④行(列)向量组线性无关;⑤构成的方程组有唯一解;⑥特征值全不为零;⑦ 是正定矩阵。挨个试一下,本题中条件比较少,而且不是具体向量,所以我们选择④,判断列向量组是否线性无关。用线性无关的定义,结合已知条件,很容易证得。第二问较难一些,很多同学卡在了开头的关键思路上,此题最关键的思路是:由于矩阵 是抽象的,其逆矩阵求不出,所以若求 ,只能做变形处理,即 。这是个常见的处理方法,特征值、特征向量的求法就来源于此。

【总结】本题计算量不大,但很新颖,关键思路较难想到。但曾经有一年真题考过十分类似的题型,其解决方法是一样的。
【相似真题】相似度:高


【分析】第一问求联合分布函数,与一维情况一样,先写出分布函数定义,再进行事件的运算化简。题中一个离散型,两个连续型,可推断出一定会用离散型作为完备集来分割全集。思路选对了,具体实施起来会发现,本题并不难。

【总结】求二维随机变量的分布函数的题型,之前的真题中从未出现过,但其思路与求一维随机变量函数的分布十分类似。


【分析】已知分布函数,可以求任意事件的概率,第一问很简单。第二问也是一个中规中矩的求最大似然估计的问题。对最大似然函数,先取对数,再求导,最后求得极值,标准一套流程。

【总结】没想到以如此简单的一道题结尾。而往往考生卡在中间难题,没有时间做后面的概率题。所以,强烈推荐一个解题策略:高数和线代可能会出现难题,碰到难题,立马搁置,优先把相对简单的概率题目做完,然后回过头来再解难题。
【相似真题】相似度:高

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