kaoyan1basic 线性代数 第19题

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📝 题目

### 【基础篇】第19题(选择题) 19.设 $\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B}$ 是 $n$ 阶可逆矩阵,且 $\boldsymbol{A} \sim \boldsymbol{B}$ ,则以下结论中: (1) $\boldsymbol{A}^{-1} \sim \boldsymbol{B}^{-1}$ ; (2) $\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}} \sim \boldsymbol{B}^{\mathrm{T}} ;$ (3) $\boldsymbol{A}^{*} \sim \boldsymbol{B}^{*}$ ; (4)$A B \sim B A$ .

正确结论的个数是( . (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4

💡 答案解析

**答案**:C **解析**:步骤1:由$\boldsymbol{A}\sim\boldsymbol{B}$,存在可逆$\boldsymbol{P}$使$\boldsymbol{P}^{-1}\boldsymbol{A}\boldsymbol{P}=\boldsymbol{B}$,则$\boldsymbol{P}^{-1}\boldsymbol{A}^{-1}\boldsymbol{P}=\boldsymbol{B}^{-1}$,故(1)正确。 步骤2:转置得$(\boldsymbol{P}^{\mathrm{T}})^{-1}\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}}\boldsymbol{P}^{\mathrm{T}}=\boldsymbol{B}^{\mathrm{T}}$,故(2)正确。 步骤3:$\boldsymbol{A}^{*}=|\boldsymbol{A}|\boldsymbol{A}^{-1}$,由$\boldsymbol{A}\sim\boldsymbol{B}$得$|\boldsymbol{A}|=|\boldsymbol{B}|$,且$\boldsymbol{A}^{-1}\sim\boldsymbol{B}^{-1}$,故$\boldsymbol{A}^{*}\sim\boldsymbol{B}^{*}$,(3)正确。 步骤4:反例:$\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{bmatrix},\boldsymbol{B}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{bmatrix}$,则$\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 4 \end{bmatrix},\boldsymbol{B}\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 4 \end{bmatrix}$相似,但一般情况不一定成立,如$\boldsymbol{A}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{bmatrix},\boldsymbol{B}=\begin{bmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 2 \end{bmatrix}$,$\boldsymbol{A}\boldsymbol{B}$与$\boldsymbol{B}\boldsymbol{A}$特征值相同但不相似,故(4)不一定正确。正确个数为3。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:判断(1)的正确性
由A~B,存在可逆矩阵P使得P^{-1}AP=B,两边取逆得P^{-1}A^{-1}P=B^{-1},故A^{-1}~B^{-1},结论(1)正确。
公式:P^{-1}AP=B ⇒ P^{-1}A^{-1}P=B^{-1}
提示:注意逆矩阵的相似变换形式不变。
步骤 2/4
目标:判断(2)的正确性
对P^{-1}AP=B两边取转置得P^T A^T (P^T)^{-1}=B^T,即(P^T)^{-1}A^T P^T=B^T,故A^T~B^T,结论(2)正确。
公式:(P^{-1}AP)^T = P^T A^T (P^T)^{-1}
提示:转置后注意逆矩阵的转置等于转置的逆。
步骤 3/4
目标:判断(3)的正确性
由A~B得|A|=|B|,且由(1)知A^{-1}~B^{-1},而A*=|A|A^{-1},B*=|B|B^{-1},因此A*~B*,结论(3)正确。
公式:A* = |A|A^{-1}
提示:伴随矩阵与逆矩阵相差一个行列式因子,相似性保持。
步骤 4/4
目标:判断(4)的正确性
结论(4)不一定成立。例如取A=diag(1,2),B=[[1,1],[0,2]],则AB与BA特征值相同但不相似,故(4)错误。正确结论个数为3。
公式:AB与BA不一定相似
提示:注意反例构造:取非对角化的矩阵。

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