第二章 矩阵答案详解
a a a a a B12 ,其中 B11 b b b , B12 b b ; E c c c b b a b A12 B12 c A22 0 0 a a a 2 a 5 b b b 3 b 2 c c c 1 c 6 0 0 4 0 0 0 0 4
2 1 1÷ 7 4 4 ç ÷ ç ÷ 3 1 0÷ 9 4 3 (1) ç ç ÷ ç ÷ ç ÷ 3 3 4 ç0 1 2÷ cos q - sin q ÷ ÷ ( 2) ç ç ÷ ,n> 0 ; ç sin q cos q ÷
【解析】
n
2
cos q - sin q sin q cos q
本题主要考察逆矩阵的判别和求逆矩阵.
习题 2.3 矩阵的分块
1.将矩阵分块并计算 AB
1 ç ç ç 0 ç ç ç A=ç 0 ç ç ç 0 ç ç ç ç0
0 0 1 0 0 1 0 0 0 0
5 ÷ ÷ ÷ 3 -2 ÷ ÷ ÷ ÷ , -1 6 ÷ ÷ ÷ ÷ 4 0 ÷ ÷ ÷ ÷ 0 4 ÷
求 4 A - 3B ,
1 ( A + B) . 3 1 8 3 3 1 5 3 3 5 8 3 3 0 1 2 3
1 1 3 2 24 11 3 7 1 1 1 【解析】 4 A 3B 18 25 4 1 5 ; ( A B ) 3 3 3 1 2 6 4 15 5 11 3 3
è1 3ø
.
2 -23÷ =ç ÷ ç ç0 ÷ 1 8 ÷
( 2)
-1 1 4 0,
=
0 -1 0
【解析】
2
-1 2
-1 1
0 ,则 X =
1
4
-1
3
1
2
0
-1
-1 2
0 -1 -1 1
1 1÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ 1 ç ÷ ç 0 ÷ ç4 ÷
本题主要考察矩阵方程的计算,注意可逆的验证和左乘右乘的问题. 3.设 A , B , C 为同阶矩阵,且 A 可逆.下列结论如果正确,试证明之;如果不正确, 试举出反例来说明.
9 13 75 123 59 11 28 49 21 22 27 17 BT A , BT AT 63 102 50 29 32 26 21 44 71 35 24 27
本题主要考察矩阵的乘法、转置的运算. 3.计算
E - Ak = ( E - A)( E + A + A2 + L + Ak -1 ) = E Þ ( E - A) = E + A + A2 + L + Ak -1
方法二: ( E - A) E + A + A + L+ A
2
-1
(
k -1
)= E Þ (E - A )-1 = E + A + A 2 + L+ A k -1
(1) 若 AB = AC ,则 B = C ;
【解析】
(2) 若 AB = CB ,则 A = C .
-1
(1) 正确,将 AB AC 两边左乘以 A (2)不正确,如 A
即可得到 B C
2 0 1 1 1 1 ,B ,C ,则 AB CB ,但 A C 0 2 1 1 1 1
2 1 0 0
3 2 1 0
4÷ ÷ ÷ 3÷ ÷ ÷ ÷ 2÷ ÷ ÷ ÷ 1÷ 2 3 4÷ 1 -2 1 0 ÷ ç ÷ ÷ ç ÷ ÷ ç ÷ 1 2 3÷ 0 1 2 1 ç ÷ ÷ ç ÷ ÷ =ç ÷ ÷ ç ÷ 0 1 2÷ 0 0 1 2 ÷ ÷ ç ÷ ÷ ç ÷ ç ÷ ÷ ç 0 0 1 0 0 0 1÷
-1
1 ç ç ç ç0 【解析】 ç ç ç 0 ç ç ç ç0
本题主要公式法求逆矩阵,其中(1)的结果可以直接做结论使用. 2.用逆矩阵解下列矩阵方程
(1)
2 5 4 -6 ÷X = ÷ 1 3 2 1 2 5 1 3 2 0 ,则 X = 0 3 1 2 5
-1
【解析】 因为
4 -6 2
2 2
2 0 1÷ ç ÷ ç ÷ Q A - E ¹ 0, \ B = A + E = ç 0 3 0÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ ç1 0 2÷
本题主要考察矩阵方程的计算. 6.试证:如果 A = 0 ,则 ( E - A)
k -1
= E + A + A 2 + L+ A k -1 .
【解析】方法一: Ak = 0 Þ - Ak = 0 Þ E - Ak = E
6 27
本题主要考察矩阵的运算综合应用.
1 0 1÷ ç ÷ ç 2 ÷ 5.设 A = ç , AB + E = A + B ,求 B . 0 2 0÷ ç ÷ ç ÷ ç ÷ ç1 0 1 ÷
【解析】 AB + E = A + B Þ AB - B = A - E Þ ( A - E ) B = ( A - E )( A + E )
本题主要考察矩阵的线性运算.
5 8 -4÷ 3 2 5 4÷ ç ç ÷ ÷ ç ç T T T T T ÷ ÷ 2.设 A = ç , B =ç ,求 A , B , AB , B A , B A . 6 9 -5÷ 4 -1 3 2 ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç4 7 -3÷ ç9 6 5 3 ÷ 3 4 5 6 4 2 1 T T 【解析】 A 8 9 7 ,B 5 3 4 5 3 4 2 9 11 22 29 24 6 , AB 9 27 32 27 5 13 17 26 21 3
R
本题主要考察矩阵可交换的概念及应用.
习题 2.2 矩阵行列式与逆
1.求下列矩阵的逆矩阵
a b÷ a b d -b 1 ÷ , ad bc ¹ 0 ;【解析】 ÷ = ÷ (1) ç ç ÷ çc d ÷ c d ad - bc -c a
-1
1 ç ç ç0 ç ( 2) ç ç ç 0 ç ç ç0 ç
本题主要考察接矩阵方程的方法,其中方法一是定义法,方法二是逆矩阵的应用. 5.设 A = ç ç
1 1÷ ÷ ,求所有与 A 可交换的矩阵. ç0 1÷ ÷ x11 x21 x12 x22 x11 x21 AX XA 1 1 x11 0 1 x21 x12 x22 = x11 x21 x12 1 1 x22 0 1 ìx21 = 0 ï ï îx22 = x11
2
a ç ç ç b ç ç ç B =ç c ç ç ç 0 ç ç ç ç0
a a a a÷ ÷ ÷ b b b b÷ ÷ ÷ ÷ . c c c c÷ ÷ ÷ ÷ 0 0 1 0÷ ÷ ÷ ÷ 0 0 0 1÷
E 【解析】 A O B B 11 O
2 5 A12 4 0 ,其中 A12 3 2 , A22 ; A22 0 4 1 6
2
÷ =
cos 2q - sin 2q sin 2q cos 2q
÷
假设 n k 成立,即 则
cos q - sin q sin q cos q
k
÷ =
cos k q - sin k q sin k q cos k q
÷,
cos q - sin q sin q = cos q
k +1
cos q - sin q sin q sin q cos q cos q
【解析】 X =
x11 + x21 x21
x12 + x22 x22
=
x11 + x12 x21 + x22
ì x11 + x21 = x11 ï ï ï ï ï x12 + x22 = x11 + x12 x21 = x21 ï ï ï ï ï î x22 = x21 + x22
a b÷ \ X =ç , a, b ç ç 0 a÷ ÷
第二章
矩阵
习题 2.1 矩阵的概念及其运算
1 -3 2 3 -1÷ 2 4 -1 5 1 ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ÷ 1.设 A = ç , , 3 -4 1 2 2 ÷ B = 2 3 0 3 1 ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç ç ÷ ÷ ç2 5 3 4 3 ÷ ç 3 6 2 4 -1÷
k n n
0 l
k 2
M 0
0÷ ÷ ÷ L 0÷ ÷ ÷ ÷ O M ÷ ÷ ÷ k÷ L ln ÷ K
本题主要考察方阵的方幂计算的几种方法,其中(4)的结果可以做结论使用. 4.解下列矩阵方程,求出未知矩阵 X .
(1)
2 5 4 -6 ÷X = ÷ ; 1 3 2 1
【解析】方法一:根据矩阵特点,得知未知矩阵 X 为二阶方阵,设 X
2 23 。 0 8
2 5 1 3
= 1 ¹ 0 ,则 X = 1 1 1 -1 1 1
2 5 2
.
-1
4 -6 2
è1 3ø
2 -23÷ =ç ÷ ç ÷ ç0 1 8 ÷
( 2) -2 1 1 X = 3
6
1 【解析】按上题方法可得 X 3 2
*
本题主要考察矩阵运算的性质和可逆的性质. 4.若三阶方阵 A 的伴随矩阵为 A ,已知 A =
2 (1) A* = A =