2019-2020年高中数学2.4逆变换与逆矩阵教案苏教版选修4-2.doc

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1、2019-2020年高中数学2.4逆变换与逆矩阵教案苏教版选修4-22．4.1逆矩阵的概念课标解读1.理解逆矩阵的意义并掌握二阶矩阵存在逆矩阵的条件．2．会证明逆矩阵的惟一性和(AB)－1＝B－1A－1等简单性质．3．会从几何变换的角度求出AB的逆矩阵.1．逆变换二阶矩阵A对应着平面上的一个几何变换，它把点(x，y)变换到点(x′，y′)．反过来，如果已知变换后的结果(x′，y′)，有的变换能“找到回家的路”，让它变回到原来的(x，y)，我们称它为原变换的逆变换．2．逆矩阵对于二阶矩阵A，B，若AB＝BA＝E，则称A是可逆的，B称为A的逆矩阵，记作：A－1＝B.

2、3．逆矩阵的性质(1)若二阶矩阵A存在逆矩阵B，则逆矩阵是惟一的．(2)若二阶矩阵A，B均存在逆矩阵，则AB也存在逆矩阵，且(AB)－1＝B－1A－1.(3)已知A，B，C为二阶矩阵，且AB＝AC，若矩阵A存在逆矩阵，则B＝C.4．逆矩阵的求法一般地，对于二阶矩阵A＝，当ad－bc≠0，矩阵A可逆，且它的逆矩阵A－1＝.1．2.2节中六种常见的平面变换哪几个存在逆变换？哪几个不存在？为什么？【提示】　恒等、反射、伸压、旋转、切变变换存在逆变换，而投影变换不存在；因为只有一一映射的变换才存在逆变换，而恒等、反射、伸压、旋转、切变变换为一一映射、投影变换不是一一映射

3、．2．是否每个二阶矩阵都可逆？【提示】　不是，只有当中ad－bc≠0时，才可逆，如当A＝，因为1×0－0×0＝0，找不到二阶矩阵B，使得BA＝AB＝E成立，故A＝不可逆．3．若二阶矩阵A，B，C都是可逆矩阵，如何求(ACB)－1?【提示】　根据逆矩阵的性质及矩阵乘法的结合律得：(ACB)－1＝－1＝B－1(AC)－1＝B－1C－1A－1.利用几何变换的观点研究矩阵的逆矩阵　从几何变换的观点判断下列矩阵是否存在逆矩阵，若存在，请把它求出来；若不存在，请说明理由．(1)A＝；(2)B＝；(3)C＝；(4)D＝.【思路探究】　矩阵→对应的几何变换→判断是否存在逆变换→

4、若存在写出逆变换→逆矩阵【自主解答】　(1)矩阵A对应的是伸压变换，它将平面内点的横坐标保持不变，纵坐标沿y轴方向压缩为原来的，因此，它存在逆变换：将平面内的点的横坐标保持不变，纵坐标沿y轴方向伸长为原来的2倍，所对应的变换矩阵记为A－1＝.(2)矩阵B对应的是切变变换，它将平面内点的纵坐标保持不变，横坐标依纵坐标的比例减少，且(x，y)→(x－2y，y)．它存在逆变换：将平面内点的纵坐标保持不变，横坐标依纵坐标的比例增加，且(x，y)→(x＋2y，y)，所对应的变换矩阵记为B－1＝.(3)矩阵C对应的是投影变换，它将平面内的点垂直投影到直线y＝x上，它不是一一

5、映射，在这个变换下，直线y＝x上的点有无穷多个原象，而平面上除直线y＝x外其他点没有原象，它的逆变换不存在，因此矩阵C不存在逆矩阵．(4)矩阵D对应的是绕原点逆时针方向旋转90°的旋转变换，因此它存在逆变换：绕原点顺时针旋转90°的旋转变换，所对应的变换矩阵记为D－1＝.用几何变换的观点判断矩阵的逆矩阵的存在及求解问题，一般思路是：(1)弄清矩阵所对应的几何变换；(2)根据逆变换的定义判断该变换是否具有逆变换；(3)若有逆变换，找到逆变换；(4)将逆变换写成逆矩阵．若将本例中矩阵变为下列矩阵，情况如何？(1)A＝；(2)B＝；(3)C＝；(4)D＝.【解】　(1

6、)A＝，它表示的变换为将平面内的点绕原点逆时针旋转30°的旋转变换，其逆变换为将平面内的点绕原点顺时针旋转30°的旋转变换，故A－1＝.(2)矩阵B表示的是将平面内所有点垂直投影到x轴上的投影变换，它不是一一对应的变换，所以不存在逆变换，故不存在逆矩阵．(3)矩阵C表示的是将平面内所有点的纵坐标不变，横坐标依纵坐标比例增加，且→的切变变换，其逆变换为将平面内所有点的纵坐标保持不变，横坐标依纵坐标比例减少，且→的切变变换，故C－1＝.(4)矩阵D表示的是将平面内所有点的横坐标不变，纵坐标沿垂直于x轴方向拉伸为原来2倍的伸压变换，其逆变换为将平面内所有点的横坐标不变

7、，纵坐标沿垂直于x轴方向压缩为原来的的伸压变换，故D－1＝.求矩阵A的逆矩阵　求矩阵A＝的逆矩阵．【思路探究】　思路一：设出A－1，利用AA－1＝E，构建方程组求解．思路二：利用公式A－1＝求解．【自主解答】　法一　设矩阵A的逆矩阵A－1＝，则＝，即＝，所以解得故所求的逆矩阵A－1＝.法二　注意到2×6－3×5＝－3≠0，故A存在逆矩阵A－1，且A－1＝＝.求一个矩阵A的逆矩阵或证明一个矩阵不可逆时，常用两种解法．法一：待定矩阵法：先设出其逆矩阵，根据逆矩阵的定义AB＝BA＝E，应用矩阵相等的定义列方程组求解，若方程组有解，即可求出其逆矩阵，若方程组无解，则说明

8、此矩阵不可逆，此种方法称