kaoyan1advanced 线性代数 第211题

教材习题

📝 题目

### 第211题

三阶矩阵 $\boldsymbol{A}$ 可逆,把矩阵 $\boldsymbol{A}$ 的第 2 行与第 3 行互换得到矩阵 $\boldsymbol{B}$ ,把矩阵 $\boldsymbol{B}$ 的第 1 列的 -3 倍加到第 2 列得到单位矩阵 $\boldsymbol{E}$ ,则 $\boldsymbol{A}^{*}=$ (A)$\left[\begin{array}{ccc}-1 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & -1 \\ 0 & -1 & 0\end{array}\right]$ . (B)$\left[\begin{array}{ccc}-1 & 0 & 3 \\ 0 & 0 & -1 \\ 0 & -1 & 0\end{array}\right]$ . (C)$\left[\begin{array}{ccc}1 & -3 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0\end{array}\right]$ . (D)$\left[\begin{array}{ccc}1 & 0 & -3 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0\end{array}\right]$ .

💡 答案解析

**答案**:B **解析**: 步骤1:由题意,$\boldsymbol{B}=\boldsymbol{E}_{23}\boldsymbol{A}$,其中$\boldsymbol{E}_{23}$为交换2、3行的初等矩阵。 步骤2:$\boldsymbol{B}$经列变换得$\boldsymbol{E}$,即$\boldsymbol{B}\boldsymbol{C}=\boldsymbol{E}$,其中$\boldsymbol{C}=\begin{bmatrix}1 & -3 & 0\\0 & 1 & 0\\0 & 0 & 1\end{bmatrix}$。 步骤3:故$\boldsymbol{E}_{23}\boldsymbol{A}\boldsymbol{C}=\boldsymbol{E}$,得$\boldsymbol{A}=(\boldsymbol{E}_{23})^{-1}\boldsymbol{C}^{-1}=\boldsymbol{E}_{23}\boldsymbol{C}^{-1}$,其中$\boldsymbol{C}^{-1}=\begin{bmatrix}1 & 3 & 0\\0 & 1 & 0\\0 & 0 & 1\end{bmatrix}$。 步骤4:计算$\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix}1 & 3 & 0\\0 & 0 & 1\\0 & 1 & 0\end{bmatrix}$,则$\boldsymbol{A}^{*}=|\boldsymbol{A}|\boldsymbol{A}^{-1}$,$|\boldsymbol{A}|=-1$,$\boldsymbol{A}^{-1}=\begin{bmatrix}1 & 0 & -3\\0 & 0 & 1\\0 & 1 & 0\end{bmatrix}$,故$\boldsymbol{A}^{*}=\begin{bmatrix}-1 & 0 & 3\\0 & 0 & -1\\0 & -1 & 0\end{bmatrix}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/6
目标:步骤1:用初等矩阵表示行变换
设初等矩阵 $\boldsymbol{E}_{23}$ 表示交换第2行和第3行,则 $\boldsymbol{B} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{A}$。
公式:$$\boldsymbol{B} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{A}$$
提示:注意左乘初等矩阵表示行变换
步骤 2/6
目标:步骤2:用初等矩阵表示列变换
将矩阵 $\boldsymbol{B}$ 的第1列的-3倍加到第2列得到单位矩阵,对应的初等矩阵为 $\boldsymbol{C} = \begin{bmatrix} 1 & -3 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$,即 $\boldsymbol{B} \boldsymbol{C} = \boldsymbol{E}$。
公式:$$\boldsymbol{B} \boldsymbol{C} = \boldsymbol{E}$$
提示:注意列变换右乘初等矩阵
步骤 3/6
目标:步骤3:建立矩阵方程并求解 $\boldsymbol{A}$
由 $\boldsymbol{B} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{A}$ 和 $\boldsymbol{B} \boldsymbol{C} = \boldsymbol{E}$ 得 $\boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{A} \boldsymbol{C} = \boldsymbol{E}$。因此 $\boldsymbol{A} = (\boldsymbol{E}_{23})^{-1} \boldsymbol{C}^{-1} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{C}^{-1}$,其中 $\boldsymbol{C}^{-1} = \begin{bmatrix} 1 & 3 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$。
公式:$$\boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{A} \boldsymbol{C} = \boldsymbol{E} \Rightarrow \boldsymbol{A} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{C}^{-1}$$
提示:注意初等矩阵逆矩阵的求法
步骤 4/6
目标:步骤4:计算矩阵 $\boldsymbol{A}$
计算 $\boldsymbol{A} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{C}^{-1} = \begin{bmatrix} 1 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 \end{bmatrix}$。
公式:$$\boldsymbol{A} = \boldsymbol{E}_{23} \boldsymbol{C}^{-1}$$
提示:注意初等矩阵左乘顺序
步骤 5/6
目标:步骤5:计算 $\boldsymbol{A}$ 的伴随矩阵
先求 $|\boldsymbol{A}| = -1$,再求 $\boldsymbol{A}^{-1} = \begin{bmatrix} 1 & 0 & -3 \\ 0 & 0 & 1 \\ 0 & 1 & 0 \end{bmatrix}$。由 $\boldsymbol{A}^{*} = |\boldsymbol{A}| \boldsymbol{A}^{-1}$ 得 $\boldsymbol{A}^{*} = \begin{bmatrix} -1 & 0 & 3 \\ 0 & 0 & -1 \\ 0 & -1 & 0 \end{bmatrix}$。
公式:$$\boldsymbol{A}^{*} = |\boldsymbol{A}| \boldsymbol{A}^{-1}$$
提示:注意伴随矩阵与逆矩阵的关系
步骤 6/6
目标:步骤6:得出答案
对比选项,正确答案为 (B)。
提示:注意互换行与左乘初等矩阵的对应关系

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