题目
设 A 为 3 阶可逆矩阵,则下列矩阵中与 A 等价的是()A. } 1 & 0 & 0 0 & 0 & 0 0 & 0 & 0
设 $A$ 为 3 阶可逆矩阵,则下列矩阵中与 $A$ 等价的是()
A. $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$
B. $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$
C. $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$
D. $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$
题目解答
答案
D. $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$
解析
本题考查矩阵等价的概念以及可逆矩阵的性质。解题的关键在于明确矩阵等价的判定条件,即两个同型矩阵等价的充要条件是它们的秩相等,然后求出已知可逆矩阵$A$的秩,再分别计算各个选项矩阵的秩,找出与$A$秩相等的矩阵。
步骤一:求可逆矩阵$A$的秩
已知$A$为$3$阶可逆矩阵,根据可逆矩阵的性质:若一个$n$阶矩阵可逆,则该矩阵的秩等于$n$。所以$3$阶可逆矩阵$A$的秩$r(A)=3$。
步骤二:分别计算各选项矩阵的秩
- 选项A:矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$,该矩阵非零行的行数为$1$,根据矩阵秩的定义,矩阵的秩等于其非零行的行数,所以此矩阵的秩$r_1 = 1$。
- 选项B:矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$,其非零行的行数为$2$,则该矩阵的秩$r_2 = 2$。
- 选项C:矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$,非零行的行数为$2$,所以此矩阵的秩$r_3 = 2$。
- 选项D:矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$,这是一个$3$阶单位矩阵,非零行的行数为$3$,因此该矩阵的秩$r_4 = 3$。
步骤三:找出与$A$等价的矩阵
由于矩阵等价的充要条件是秩相等,而$r(A)=3$,只有选项D中矩阵的秩$r_4 = 3$与$A$的秩相等,所以与$A$等价的矩阵是选项D中的矩阵。