第一章 行列式1、求下列排列的逆序数,并确定它们的奇偶性。
(1)1347265;(2)321)1( n n 。
【解】(1)62130000)1347265( ,偶排列;(2)2)1()1(210]321)1([ n n n n n 。
当14,4 k k n 时,2),14(22)1( k k k n n 当34,24 k k n 时,4)(12(2)1( k n n 排列。
■2、用行列式定义计算xx x x x f 111231112)(中4x 和3x 的系数,并说明理由。
含4x 2;含有3x (4,4)的元素乘积项,而10 ,故3x 的系数为1 36116120311022516113110612022516011301160212152323112241324r r c c r r r r r r D933003110225123242r r r r 。
■4、求84443633224211124D 。
【解】性质(三角化法)+行和相等的行列式:211112111121111224844436332242111243212432434r r r r r r r D 120100001000010111112014,3,2 r r k k 。
■5、求x x x D n111mD n n c c c nn(21mm m x ni i c x c nk k k101001)(1,,3,2111))(( n ni i m m x 。
■6、求nn a a a D01001011110211 ,其中021 n a a a 。
【解】箭形行列式(爪形行列式):利用对角线上元素将第一行(或列)中元素1化为零。
为此,第一列减去第k 列的ka 1(n k ,,3,2 )可得: n n i i nni i n a a a a a a a a D2112111)1(0000000001111。
■ 7、求7111141111311112D 。
【解】降阶法。
313151017111141111310021711114111131111212212c c r r D3140 8、求43210000b b a a D【解】法1))((323241413322b b a a b b a a a b b a 法2(降阶法)按第一行展开可得:0)1(00043322411433221b a b b a b a a b b a a D , 再各按最后一行展开可得:33224141)(a b b a b b a a D ))((32324141b b a a b b a a 。
注:不能简单地应用“对角线法则”得出错误结论:43214321b b b b a a a a D 。
■9、证明n n n n n n n a x a x a x a a a a a x xxD12211121111。
【证】观察:相邻阶行列式具有“相似性”,为此,按第一列展开可得相邻阶行列式间的递推关系。
数学归纳法:(i )211221a x a a a x D,2 n 成立;(ii )假设1 n 成立,则由nn n c n xxa xD D 1111)1(1可知:n 也成立,故得证。
■ 10、已知43334321,求322212A A A 4,3,2,1 i )。
2212A A A 323232444133312221111112)34)(24)(23)(14)(13)(12( 。
■ 11、解方程组 ,,,322132213221d x c cx x d x b bx x d x a ax x 其中c b a ,,互异。
【解】∵c b a ,,互异,∴系数行列式0))()((111222b c a c a b c cb b a a D ,,2221D d c c db b da a d D 01112222 c db d a d D ,01113 dc d b d a D 。
于是,由克莱姆法则可知:原方程组有唯一解,且解为,0,2211D D x d D D x 12、当 取何值时,齐刺线性方程组321321321x x x x x x x x x 有非零解。
故1,2 。
■1、设 2321A(1)232A AB ;(2)TAB ;(3)|2|A 。
【解】(1)]156912363034100062642[523412101)32(322A B A A AB10638323811262081011491238941523412101。
(2)T AB209813112212203532011523412101。
(3)80)10(82236120185234121018||)2(|2|133c c A A 。
■2、设B A ,都是n 阶对称阵,证明:AB 为对称阵的充要条件是B A ,可交换,即BA AB 。
【证】∵B A ,都是n 阶对称阵,∴B B A A TT,.必要性 ∵AB 为对称阵,即BA A B AB AB TTT)(,∴BA AB 。
充分性 ∵BA AB ,∴TT T AB A B BA AB )( ,即AB 为对称阵。
■ 3、设A 为3阶方阵,31||A ,求|3)4(|*1A A 。
【解】由逆阵、伴随阵性质与关系可得||1)43(|43||)141(||||341||3)4(|31111*1A A A A A A A A 6481 。
■ 4、设000010A ,求nA 。
【解】法1(归纳法)∵2222000020000010000010 A ,332322230003000020000010 A ,……, ∴nAn nn nn 00001。
法2(分解法)∵B E A000000100,而),2( k O B k∴ nn B E A )( B E n E n n 1)()(n nn n n 00001。
■ 5、求下列矩阵的逆矩阵:(1) 111211120A ;(2)n a a a B 21(021 n a a a )。
【解】(1)法1(伴随法)∵211110120111211120||32r rA 0 ,∴A 可逆。
∵2,1,5,2,1,3,0,1,1333231232221131211 A A A A A A A A A ,∴220111531211A 。
法2(初等变换法)此略。
(2)法1(伴随法)∵0||21 n a a a B ,∴B 可逆。
∵12131223211,,, n nn n n a a a A a a a A a a a A ,),,2,1,,n j i j ,n nn nn n n a a a A A AA A A A A A 11121212221212111。
法2(初等变换法)此略。
法3(分块对角阵逆阵)多次应用111B A B A ,此略。
■ 6、设A 为n 阶可逆阵,试证A 的伴随阵*A 也可逆,并求1*)( A 。
【证】定义法。
∵E A AA ||*,即E A A A *||,∴*A 可逆,且1*)( A ||A A 。
■ 7、设n 阶矩阵A 满足O E A A 322,证明:A 及E A 4 均可逆,并求它们的逆。
【证】定义法。
∵O E A A 322,∴①E E A A 3)2( ,故A 可逆,且②A A E A E A 82)2)(4(2)4(1E A 8、设矩阵B A ,满足A B AB 2,且 A 【解】抽象矩阵+∵B AB 2111122112)21E ,∴3222342254012(A B 。
11110001111000110110010023r r111211r r ,111122112)2(1E A 。
■ 9、设*A 是矩阵A 的伴随阵,矩阵X 满足X A X A 21*,求矩阵X ,其中111111111A 。
【解】∵X A X A 21* ,420020111111111111||1223 r r r r A ,E E A AA 4||* , ∴左乘A 可得AX AA X AA 21* ,即AX E X 24 , E X A E )24(。
于是,11)2(21)]2(2[A E A E X 。
1111111112A E,111|2| A E 20222002241)2(1A E ,故10141X 10、设1100210000120025A ,求1A及||4A 。
【解】设1121,1225C B ,则3/13/13/23/1,522111C B , 由分块对角阵逆阵公式可得:1A111C B C B3/13/1003/23/10000520021。
81)31(|)||(|||||4444C B A A 。
■――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 第三章 矩阵的初等变换与线性方程组1、求下列矩阵的秩:(1)10030116030242201211A ;(2)71534321101111a b B 。
【解】初等变换法。
(1)∵1003014030000000121110030116030242201211121323r r r r A000000400014030012110400014030000000121134r r (行阶梯形),∴3)( A r 。
(2)∵b a b a b a a b a b B r r r r r r r r r 21002100110111121022101101111715343211011111324133142)2(20002100110111134b b a b r r ,∴.2,1,4,2,12,1,3,2,1,2)(b a b a or b a b a B r ■2、已知矩阵a a a a A 111111111111的秩为3,求a 的值。
【解】行列式法。
∵3)1)(3(|| a a A , ∴当1,3 a 时,4)( A r ; 当1 a 时,1)( A r ;当3 a 时,注意0|| A ,0)1)(2(111111211 a a aa a A ,故3)( A r 。
■3、设A 为3阶方阵,将A 的第1列与第2列交换得到B ,再把B 的第2列加到第3列得到C ,求满足C AQ 的可逆阵Q 。
【解】∵)1(3212E AE C ,∴11000001)1(123212E E E Q 4、解方程组:(1) ;032,03,0432143214321x x x x x x x x x x x x (2)111x x x 【解】(16300420011113211311111111223r r rr A000021001011000021001111212322//r r r kr r ,n A r 42)(, 故原方程组有非零解,其通解为 ,,2,,444322421x x x x x x x x x 即),(120100112121R c c c c x。