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数学
题目

AB=2A+B,AB=2A+B,则AB=2A+BA.AB=2A+BB.AB=2A+BC.AB=2A+BD.AB=2A+B

,,则

A.

B.

C.

D.

题目解答

答案

本题中,已知,即,即,即,因此有,因为,令,因此,求逆矩阵:

,则

,从而,从而,从而其逆矩阵求解为:

所以。

故ACD错误,B正确,答案为:B。

解析

考查要点:本题主要考查矩阵方程的变形、逆矩阵的求解以及矩阵运算的应用。
解题思路:

  1. 方程变形:将已知方程 $AB=2A+B$ 变形为 $A(B-2E)=B$,进而解出 $A$ 的表达式。
  2. 逆矩阵求解:通过构造增广矩阵,利用行变换求出 $(B-2E)^{-1}$,从而得到矩阵 $A$。
  3. 目标矩阵求逆:计算 $A-E$ 并求其逆矩阵,最终匹配选项。
    关键点:
  • 矩阵方程的变形需注意矩阵乘法的顺序。
  • 逆矩阵的求解需熟练掌握行变换法或伴随矩阵法。
  • 符号处理需谨慎,避免行列式计算错误。

方程变形与矩阵求解

  1. 方程变形:
    由 $AB=2A+B$,移项得 $AB-2A=B$,提取公因子 $A$,得:
    $A(B-2E)=B$
    两边右乘 $(B-2E)^{-1}$,得:
    $A = B(B-2E)^{-1}$

  2. 计算 $B-2E$:
    $B-2E = \begin{pmatrix}2&1\\2&2\end{pmatrix} - \begin{pmatrix}2&0\\0&2\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0&1\\2&0\end{pmatrix}$

  3. 求 $(B-2E)^{-1}$:
    构造增广矩阵并进行行变换:
    $\left[\begin{array}{cc|cc}0&1&1&0\\2&0&0&1\end{array}\right] \xrightarrow{r_1 \leftrightarrow r_2} \left[\begin{array}{cc|cc}2&0&0&1\\0&1&1&0\end{array}\right] \xrightarrow{\frac{1}{2}r_1} \left[\begin{array}{cc|cc}1&0&0&\frac{1}{2}\\0&1&1&0\end{array}\right]$
    因此,$(B-2E)^{-1} = \begin{pmatrix}0&\frac{1}{2}\\1&0\end{pmatrix}$。

  4. 计算 $A$:
    $A = B(B-2E)^{-1} = \begin{pmatrix}2&1\\2&2\end{pmatrix} \begin{pmatrix}0&\frac{1}{2}\\1&0\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}1&1\\2&1\end{pmatrix}$

求 $(A-E)^{-1}$

  1. 计算 $A-E$:
    $A-E = \begin{pmatrix}1&1\\2&1\end{pmatrix} - \begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0&1\\2&0\end{pmatrix}$

  2. 求逆矩阵:
    构造增广矩阵并进行行变换:
    $\left[\begin{array}{cc|cc}0&1&1&0\\2&0&0&1\end{array}\right] \xrightarrow{r_1 \leftrightarrow r_2} \left[\begin{array}{cc|cc}2&0&0&1\\0&1&1&0\end{array}\right] \xrightarrow{\frac{1}{2}r_1} \left[\begin{array}{cc|cc}1&0&0&\frac{1}{2}\\0&1&1&0\end{array}\right]$
    因此,$(A-E)^{-1} = \begin{pmatrix}0&\frac{1}{2}\\1&0\end{pmatrix}$,对应选项 B。

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