kaoyan3basic 线性代数 第354题

教材习题

📝 题目

### 第354题 $354 \boldsymbol{A}$ 是 $n$ 阶矩阵,下列命题中正确的是 (A)如果 $\boldsymbol{A}^{2}=\boldsymbol{E}$ ,则必有 $\boldsymbol{A}=\boldsymbol{E}$ 或 $\boldsymbol{A}=-\boldsymbol{E}$ . (B)如果 $\boldsymbol{A}^{2}=\boldsymbol{O}$ ,则必有 $\boldsymbol{A}=\boldsymbol{O}$ . (C)如果 $\boldsymbol{A}^{2}=\boldsymbol{A}$ 且 $\boldsymbol{A} \neq \boldsymbol{O}$ ,则 $\boldsymbol{A}=\boldsymbol{E}$ . (D)如果 $\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{A}=\boldsymbol{O}$ ,则 $\boldsymbol{A}=\boldsymbol{O}$ .

💡 答案解析

**答案**:D **解析**:步骤1:A:$A^2=E$,$A$不一定为$\pm E$,如$A=\begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & -1\end{pmatrix}$。步骤2:B:$A^2=O$,$A$不一定为$O$,如$A=\begin{pmatrix}0 & 1 \\ 0 & 0\end{pmatrix}$。步骤3:C:$A^2=A$且$A\neq O$,$A$不一定为$E$,如$A=\begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 0\end{pmatrix}$。步骤4:D:$A^TA=O$,则$A$的每个列向量模长为0,故$A=O$,正确。 **难度**:★☆☆☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/4
目标:分析选项A
对于选项A,若A^2=E,A不一定为±E。例如,取A=[[1,0],[0,-1]],则A^2=E,但A≠±E。因此A错误。
公式:A^2=E
提示:考虑非对角矩阵的反例。
步骤 2/4
目标:分析选项B
对于选项B,若A^2=O,A不一定为O。例如,取A=[[0,1],[0,0]],则A^2=O,但A≠O。因此B错误。
公式:A^2=O
提示:考虑幂零矩阵的反例。
步骤 3/4
目标:分析选项C
对于选项C,若A^2=A且A≠O,A不一定为E。例如,取A=[[1,0],[0,0]],则A^2=A,但A≠E。因此C错误。
公式:A^2=A
提示:考虑投影矩阵的反例。
步骤 4/4
目标:分析选项D
对于选项D,若A^T A=O,则对任意列向量x,有x^T(A^T A)x=0,即||Ax||^2=0,故Ax=0对所有x成立,所以A=O。因此D正确。
公式:A^T A=O ⇒ A=O
提示:利用二次型或向量模长性质。

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