题目
[单选题] 设A,B为n阶矩阵,记r(X)为矩阵X的秩,(X,Y)表示分块矩阵,则().A. r(A,AB)=r(A)B. r(A,BA)=r(A)C. r(A,B)=max(r(A),r(B))D. r(A,B)=r(AT,BT)
[单选题] 设A,B为n阶矩阵,记r(X)为矩阵X的秩,(X,Y)表示分块矩阵,则().
A. r(A,AB)=r(A)
B. r(A,BA)=r(A)
C. r(A,B)=max{r(A),r(B)}
D. r(A,B)=r(AT,BT)
题目解答
答案
A. r(A,AB)=r(A)
解析
本题考查矩阵秩的性质,特别是分块矩阵的秩与原矩阵秩的关系。解题核心在于理解分块矩阵的结构对秩的影响,以及乘积矩阵的秩特性。关键点包括:
- 分块矩阵的秩与列空间的关系:若分块矩阵的列空间由某一部分完全包含另一部分,则整体秩等于该部分的秩。
- 乘积矩阵的秩特性:如$AB$的列空间包含在$A$的列空间中,$BA$的秩与$A$的秩的关系等。
- 反例的构造:通过构造特例验证选项的正确性。
选项A:$r(A, AB) = r(A)$
分块矩阵$(A, AB)$为横向排列,列数相加,行数相同。
- 关键推导:$AB$的列是$A$的列的线性组合,因此$AB$的列空间包含在$A$的列空间中。整体分块矩阵的列空间仍为$A$的列空间,故$r(A, AB) = r(A)$。
选项B:$r(A, BA) = r(A)$
分块矩阵$\begin{pmatrix} A \\ BA \end{pmatrix}$为纵向排列,行数相加,列数相同。
- 反例:若$A$为列满秩矩阵,$BA$的行可能与$A$的行线性无关,导致整体秩大于$r(A)$,故选项B错误。
选项C:$r(A,B) = \max\{r(A), r(B)\}$
- 反例:若$A$和$B$的列空间线性无关,则$r(A,B) = r(A) + r(B)$,此时$\max\{r(A), r(B)\}$不成立,故选项C错误。
选项D:$r(A,B) = r(A^T, B^T)$
- 反例:若$A$和$B$为行向量且线性无关,则$r(A,B) = 1$,而$r(A^T, B^T) = 2$,故选项D错误。