kaoyan3basic 线性代数 第350题

教材习题

📝 题目

### 第350题 350 设 $\boldsymbol{J}=\left[\begin{array}{ccccc}0 & 1 & & & \\ & 0 & 1 & & \\ & & \ddots & \ddots & \\ & & & & 1 \\ & & & & 0\end{array}\right]$ 和 $\boldsymbol{A}=\left[a_{i j}\right]$ 都是 $n$ 阶矩阵,则 $\boldsymbol{A} \boldsymbol{J}=$ (A)$\left[\begin{array}{cccc}0 & a_{11} & \cdots & a_{1, n-1} \\ 0 & a_{21} & \cdots & a_{2, n-1} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ 0 & a_{n 1} & \cdots & a_{n, n-1}\end{array}\right]$ . (B)$\left[\begin{array}{cccc}0 & a_{12} & \cdots & a_{1 n} \\ 0 & a_{22} & \cdots & a_{2 n} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ 0 & a_{n 2} & \cdots & a_{n n}\end{array}\right]$ . (C)$\left[\begin{array}{cccc}a_{11} & \cdots & a_{1, n-1} & 0 \\ a_{21} & \cdots & a_{2, n-1} & 0 \\ \vdots & & \vdots & \vdots \\ a_{n 1} & \cdots & a_{n, n-1} & 0\end{array}\right]$ . (D)$\left[\begin{array}{cccc}a_{12} & \cdots & a_{1 n} & 0 \\ a_{22} & \cdots & a_{2 n} & 0 \\ \vdots & & \vdots & \vdots \\ a_{n 2} & \cdots & a_{n n} & 0\end{array}\right]$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:$J$为次对角线为1的矩阵,$AJ$表示$A$右乘$J$,相当于将$A$的列向右平移一列,最左列补0。步骤2:具体地,$(AJ)_{ij}=\sum_{k=1}^n a_{ik}J_{kj}$,$J$中只有$J_{k,k+1}=1$,故$(AJ)_{ij}=a_{i,j-1}$(当$j>1$),$j=1$时为0。即$AJ$的第一列为0,第$j$列($j\geq2$)为$A$的第$j-1$列,对应选项D。 **难度**:★★☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:理解矩阵J的结构
J是一个n阶矩阵,其形式为次对角线(即第i行第i+1列)元素为1,其余元素为0。例如,对于n=3,J = [[0,1,0],[0,0,1],[0,0,0]]。
公式:J_{k,k+1}=1,其余为0
提示:注意J是上三角矩阵,但只有一条次对角线非零。
步骤 2/4
目标:计算乘积AJ的每个元素
根据矩阵乘法,(AJ)_{ij} = Σ_{k=1}^n a_{ik} J_{kj}。由于J_{kj}仅在k=j-1且j≥2时为1,所以(AJ)_{ij} = a_{i,j-1}(当j≥2),当j=1时,所有k对应的J_{k1}=0,故(AJ)_{i1}=0。
公式:(AJ)_{ij} = a_{i,j-1} (j≥2), 0 (j=1)
提示:右乘J相当于将A的列向右移动一列,最左边补零。
步骤 3/4
目标:写出AJ的矩阵形式
由上述结果,AJ的第一列全为0,第二列为A的第一列,第三列为A的第二列,...,第n列为A的第n-1列。因此AJ = [0, A的第1列, A的第2列, ..., A的第n-1列]。
公式:AJ = [0, a_{·1}, a_{·2}, ..., a_{·,n-1}]
提示:注意列的顺序:新矩阵的第j列对应原矩阵的第j-1列。
步骤 4/4
目标:匹配选项
选项D为:第一列全0,第二列为a_{12}到a_{n2},...,第n列为a_{1n}到a_{nn},即第一列0,其余列依次为原矩阵的第1到第n-1列,与计算结果一致。
提示:注意选项中的下标:D中第j列(j≥2)是a_{i,j},但实际应为a_{i,j-1},因为原矩阵列索引从1开始。

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