题目
1、(5分)若A=(a_(ij))_(ntimes n)是非零矩阵,且|A|中每个元素a_(ij)与其代数余子式A_(ij)相等,则|A|=0.()A. 正确B. 错误
1、(5分)若$A=(a_{ij})_{n\times n}$是非零矩阵,且|A|中每个元素$a_{ij}$与其代数余子式$A_{ij}$相等,则|A|=0.()
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查行列式的性质、代数余子式的定义以及伴随矩阵的应用。关键在于理解元素与其代数余子式相等时,矩阵行列式的可能取值。
解题核心思路:
- 行列式展开:利用行列式的展开式,结合元素与代数余子式相等的条件,推导出行列式的表达式。
- 伴随矩阵性质:通过伴随矩阵与原矩阵的关系,分析行列式的可能值。
- 矛盾分析:结合非零矩阵的条件,推导出矛盾,从而确定行列式的值。
破题关键点:
- 代数余子式的定义:明确代数余子式与元素的关系。
- 行列式展开的特殊形式:当元素等于代数余子式时,行列式可表示为元素平方和。
- 伴随矩阵与行列式的关联:利用伴随矩阵的性质推导行列式的可能值,结合非零矩阵的条件得出矛盾。
步骤1:行列式展开
根据行列式的展开式,按第$i$行展开:
$|A| = \sum_{j=1}^n a_{ij} A_{ij}$
题目中$a_{ij} = A_{ij}$,代入得:
$|A| = \sum_{j=1}^n a_{ij}^2$
由于$A$是非零矩阵,至少存在一个$a_{ij} \neq 0$,因此:
$|A| = \sum_{j=1}^n a_{ij}^2 > 0$
步骤2:伴随矩阵性质
由$a_{ij} = A_{ij}$,代数余子式矩阵转置为$A^T$,即$\text{adj}(A) = A^T$。根据伴随矩阵性质:
$A \cdot \text{adj}(A) = |A| I \implies A \cdot A^T = |A| I$
对等式两边取行列式:
$|A \cdot A^T| = ||A| I| \implies |A|^2 = |A|^n$
若$|A| \neq 0$,则$|A|^{n-2} = 1$,解得$|A| = 1$(当$n \geq 2$时)。但此时$A$需满足正交矩阵性质,而元素与代数余子式相等的条件仅在单位矩阵时成立,与非零矩阵矛盾。
步骤3:矛盾分析
若$|A| = 0$,则代数余子式矩阵$\text{adj}(A) = 0$,从而$a_{ij} = 0$,与$A$非零矛盾。因此,唯一可能的情况是$|A| = 0$,否则与题设条件矛盾。