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江苏省常熟中学高二年级数学(理)导学案037 主备人:朱震
课题:复合变换与矩阵的乘法
【教学目标】
1. 熟练掌握二阶矩阵与二阶矩阵的乘法;
2. 理解两个矩阵相乘的结果还是矩阵,从几何变换角度,它表示的是原来两个矩阵对应
的连续两次变换;
3. 通过几何变换,理解一般情况下,矩阵乘法没有交换律,并了解矩阵乘法没有消去律; 4. 会验证矩阵乘法满足结合律. 【教学过程】
一.复合变换与矩阵的乘法
1.引例:对向量先做变换TM,对应的变换矩阵为M=11
ay
x
a
a12x'
,得到向量,a22y'
21
再对向量
x
b11x'
先做变换,对应的变换矩阵为N=TNy'b21
x''
b12x''
,得到向量,记把向b22y''
量变为向量的变换为T,求变换T所对应的矩阵.
yy''
2.定义:一般地,对于矩阵
a11a21
x
a11a21
a12b11
,a22b21
b12
,规定乘法法则如下: b22
a11b12a12b22
a21b12a22b22
a12b11
a22b21b12a11b11a12b21
b22a21b11a22b21
对向量连续实施两次几何变换(先TM后TN),相当于对其实施了矩阵NM对应的
y
M...M.几何变换.当对向量实施n(n>1,且n∈N*)次变换TM,对应地我们记MnM
n个M
1
2
例1 已知A=
1211
22
,B=11
2201
,B=22
1
2
,计算AB. 12
例2 已知A=
104
,计算AB,BA. 3
1
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例3 已知A=
1001,B=0001
,C=100
,计算AB,AC. 2
3
2
例4 已知A=
1212
,求A5. 32
二.矩阵乘法的简单性质
1.矩阵的乘法不具有交换律.应从复合变换的角度理解,请试着各举出一个例子,分别使得MN=NM及MN≠NM.
2.矩阵的乘法满足结合律.ABC=ABC
3.矩阵的乘法不具有消去律.应从复合变换的角度理解,请试着举出一个例子,满足A0,AB=AC,但BC.
例5 证明下列等式成立,并从几何变换角度给予解释 (1)
1(2)
0
2110
1
10
0
11301
1. 0
10
01
00
0100
0100
0; 1
2
江苏省常熟中学高二年级数学(理)导学案037 主备人:朱震
例6 利用矩阵变换的几何意义,请你构造A、B使得AB=01
,并给予几何解释. 00
【课堂练习】 1. 计算0112011
00
11
0
2. 已知M=1101
0
1,1
,计算MN,并从几何变换角度给予解释. 0
【课后作业】姓名___________________ 1. 已知A=104
02,B=123,求AB、BA.
2. 已知A=1100,B=2
1A41,B10
0,求.
3. 求使等式2a1
0d2
b30c03成立的实数a、b、c、d的值.
3
江苏省常熟中学高二年级数学(理)导学案037 主备人:朱震
4.已知变换T1对应的矩阵是A=
2
0112
,变换对应的矩阵是B=T2000
,求抛物线1
yx在变换T1和T2的先后连续作用下所得曲线的方程.
5.已知矩形ABCD,其中A(0,0)、B(2,0)、C(2,1)、D(0,1).先将矩形绕原点按逆时针方向
旋转900,在将所得图形作关于y轴对称的反射变换. (1)求连续两次变换所对应的矩阵M; (2)求连续两次变换后所得图形的面积.
6. 已知变换T1对应的矩阵是A,变换T2对应的矩阵是B=
变换T2的复合变换所对应的矩阵是
23
12
2
,若先做变换T1再做3
1
,求矩阵A. 1
7. 利用矩阵的几何意义,请你构造出满足下列条件的矩阵.
(1) 构造一个既不是零矩阵,也不是单位矩阵的矩阵F,使F2=F成立; (2) 构造两个不同的矩阵A、B,使AB=
00
2
1
成立; 00
0
成立. 0
(3) 构造一个不是零矩阵的矩阵M,使得M=0
4
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