一.判断题(正确打√,错误打×)
1.的充分必要条件是.(×
解答:如果可逆, 那么,所以的充分必要条件是.
如果不可逆, 等式没有意义, 但此时仍可以成立, 例如, ,那么, 所以.
正确命题: 如果可逆, 则的充分必要条件是.
2.矩阵不可逆.(√
解答:因为, 所以, 而是三阶方阵,所以不可逆.
3.如果,则.(×
解答:如果为方阵,那么由知可逆,从而.
如果不是方阵,则没有意义.
注:不是方阵,但的情况是存在的,例如:
如果, 由知,所以的秩都必须至少是2, 等式才有可能成立.
4.若为阶非零矩阵,并且则.(√
解答:因为如果,那么可逆,于是由知,这与为非零矩阵矛盾!时同理可证, 所以.
5.若为阶可逆矩阵,并且的每行元素之和全为常数,则的每行元素之和全为.(√
解答:由于为可逆矩阵,所以.又因为的每行元素之和全为常数, 所以。
从而,所以的每行元素之和全为.
二.单项选择题。
1. 若为阶可逆矩阵,则下列结论不正确的是(d).
(a); b);
(c); d).
解答:(a),(b),(c)都是公式,要记住,而.
2.均为三阶可逆矩阵,则下列等式成立的是(a).
(ab);
(c); d).
解答:因为,所以(b)不正确.
因为不一定可交换,所以(c)不正确,而.
3.设,那么必满足 (d).
(a) 三阶子式全为零;(b)至少有一个四阶子式不为零;
(c)二阶子式全为零; (d)至少有一个二阶子式不为零.
4.若都是维非零列向量,矩阵,则的秩为(b).
(a); b); c); d).
解答:因为都是维非零列向量,所以,所以。
5.设为非零矩阵,且,则必有(a).
(a)的列向量线性相关,的行向量线性相关;
b)的列向量线性相关,的列向量线性相关;
c)的行向量线性相关,的行向量线性相关;
d)的行向量线性相关,的列向量线性相关.
解答:因为,即,因为为非零矩阵,所以存在不全为零的数使得,所以的列向量线性相关,进一步,由。
知,同理可得的行向量线性相关, 所以选(a).
三.填空题。
1.若,,那么.
解答:是交换两行或两列的初等矩阵, 所以得此结论.
2.设为三阶矩阵,, 则.
解答:因为,所以。
3.已知是一个多项式,,则 .
解答:注意到对角矩阵的和还是对角矩阵, 对角矩阵乘以常数还是对角矩阵, 并且, 设, 按照的定义, 代入即可。
.已知均为阶矩阵,并且,是单位矩阵,
那么. 解答:因为,所以,又因为得,所以,所以。
5.若是3维列向量,,则 3 .
解答:方法一: 设, ,所以.
方法二: 记,那么。
所以是中的元素,所以.
方法三:,所以.
四.计算题。
1.已知,,计算。
解答:如果记,那么。
所以当时。2.设矩阵,求.
解答:方法一由,
归纳出。设数列,,,求通项:
因为,所以)
证明当时,因为,所以结论成立;
假设当时结论成立,即;
当时,所以结论成立.
方法二 ,而,, 所以.
3.已知,,求的伴随矩阵。
解答:,所以。
4.求的逆矩阵。
解答:设,,则,,所以。
5.求矩阵的秩。
解答: 所以。
6. 讨论参数的取值,求矩阵的秩.
解答:因为,所以。
当时,;当时,.
7.求的逆矩阵.解答:.
8.已知,解矩阵方程。
解答:因为,所以,,由于,所。
以可逆,所以。 而。
所以。9. 已知为三阶可逆矩阵,并且。 若,求.
解答:因为, 所以,所以.
10. 求向量组,,,的最大无关组,并将其余向量用该最大线性无关组线性表示.
解答: 所以一个最大线性无关组为,,,并且。
五.证明题。
1.设均为阶矩阵,且满足,及, 证明.
证明因为,所以,所以。
所以,所以, 所以.当然也.
2.用矩阵的初等行变换证明向量组a:,与向量组b:,等价.
证明因为,所以向量组的秩为2,所以都是的极大无关组,所以等价.
或者由上式也可知,从而,所以等价)
3. 若为阶矩阵, 且满足, ,试证明不可逆.
证明:因为, 所以, 所以。
而,,所以,所以,所以不可逆.
4.设为3维列向量,矩阵,证明(1);(2)若线性相关,则.
证明利用, ,得到。
若线性相关, 不妨设,于是。所以.
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