题目
若A B为同阶可逆矩阵,则(A+B)^-1=A^-1+B^-1。 A. 对B. 错:错
$$ 若A B为同阶可逆矩阵,则(A+B)^-1=A^-1+B^-1。 $$
A. 对
B. 错:错
题目解答
答案
B. 错:错
解析
考查要点:本题主要考查矩阵运算中逆矩阵的性质,特别是矩阵加法与逆运算之间的关系。
解题核心思路:
矩阵的逆运算不满足分配律,即$(A+B)^{-1} \neq A^{-1} + B^{-1}$。即使$A$和$B$均为可逆矩阵,该等式一般不成立。可通过构造反例或代数推导验证。
破题关键点:
- 理解逆矩阵的定义:若$A$可逆,则$A^{-1}$满足$A A^{-1} = A^{-1} A = I$。
- 矩阵加法与乘法的非交换性:矩阵加法与乘法的顺序会影响结果,且逆矩阵的运算不遵循标量运算的规则。
- 反例验证:通过具体矩阵(如单位矩阵)构造反例,直接验证等式不成立。
步骤1:构造反例
设$A = I$,$B = I$($I$为单位矩阵),则$A$和$B$均为可逆矩阵,且$A^{-1} = I$,$B^{-1} = I$。
计算$A + B = I + I = 2I$,其逆矩阵为$(2I)^{-1} = \frac{1}{2}I$。
而$A^{-1} + B^{-1} = I + I = 2I$。
显然,$\frac{1}{2}I \neq 2I$,故等式不成立。
步骤2:代数推导
假设$(A+B)^{-1} = A^{-1} + B^{-1}$,两边左乘$(A+B)$得:
$I = (A^{-1} + B^{-1})(A + B).$
展开右边:
$A^{-1}A + A^{-1}B + B^{-1}A + B^{-1}B = I + A^{-1}B + B^{-1}A + I = 2I + A^{-1}B + B^{-1}A.$
若等式成立,则需$2I + A^{-1}B + B^{-1}A = I$,即$I + A^{-1}B + B^{-1}A = 0$,这在一般情况下不成立。