题目
设A,B都是n阶对称矩阵,证明:AB是对称矩阵的充分必要条件是AB=BA.
设A,B都是n阶对称矩阵,证明:AB是对称矩阵的充分必要条件是AB=BA.
题目解答
答案
证明:
充分性:
有题意知,
∴AB是对称矩阵
必要性:
∵
∴
∴BA=AB
∴A,B可交换。
解析
考查要点:本题主要考查对称矩阵的性质及矩阵乘法的交换律关系。
解题核心思路:利用对称矩阵的定义(即矩阵等于其转置),结合矩阵转置的运算规则,推导出AB对称与AB可交换之间的等价关系。
破题关键点:
- 充分性:假设AB可交换,通过转置运算验证AB的对称性。
- 必要性:假设AB对称,通过转置运算推导出AB可交换的结论。
充分性证明(若AB=BA,则AB是对称矩阵)
-
转置运算:
根据矩阵转置的性质,$(AB)^T = B^T A^T$。
因为A、B均为对称矩阵,故$A^T = A$,$B^T = B$,代入得:
$(AB)^T = B A$ -
利用交换律:
由条件$AB = BA$,可得:
$(AB)^T = BA = AB$
因此,$AB$的转置等于自身,即AB是对称矩阵。
必要性证明(若AB是对称矩阵,则AB=BA)
-
对称矩阵的定义:
若AB是对称矩阵,则$(AB)^T = AB$。
根据转置运算规则:
$(AB)^T = B^T A^T = BA$ -
等式推导:
由$(AB)^T = AB$,得:
$BA = AB$
因此,A与B可交换。