题目
下列命题中正确的是() A. 设A和B都是数域F上的n阶反对称矩阵,则A-3B是反对称矩阵B. 设A和B都是数域F上的n阶对称矩阵,则AB是对称矩阵C. 设A和B都是数域F上的n阶初等矩阵,则AB是初等矩阵D. 设A和B都是数域F上的n阶可逆矩阵,则A+B是可逆矩阵
下列命题中正确的是()
- A. 设A和B都是数域F上的n阶反对称矩阵,则A-3B是反对称矩阵
- B. 设A和B都是数域F上的n阶对称矩阵,则AB是对称矩阵
- C. 设A和B都是数域F上的n阶初等矩阵,则AB是初等矩阵
- D. 设A和B都是数域F上的n阶可逆矩阵,则A+B是可逆矩阵
题目解答
答案
A
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的基本性质,包括反对称矩阵、对称矩阵、初等矩阵和可逆矩阵的运算性质。
解题核心思路:
- 反对称矩阵的线性组合仍保持反对称性;
- 对称矩阵的乘积不一定对称;
- 初等矩阵的乘积不一定是初等矩阵;
- 可逆矩阵的和不一定可逆。
破题关键点:
- 选项A:利用反对称矩阵的定义验证线性组合的转置是否满足反对称性;
- 选项B:通过矩阵乘法的转置性质判断是否对称;
- 选项C:理解初等矩阵的乘积对应多次初等变换,可能超出单次变换范围;
- 选项D:构造反例说明可逆矩阵的和可能不可逆。
选项A
反对称矩阵的定义:若矩阵$A$满足$A^T = -A$,则$A$为反对称矩阵。
验证$A-3B$是否反对称:
- $(A-3B)^T = A^T - 3B^T = (-A) - 3(-B) = -A + 3B = -(A - 3B)$,
因此$A-3B$是反对称矩阵,选项A正确。
选项B
对称矩阵的乘积性质:若$A$和$B$对称,则$(AB)^T = B^T A^T = BA$。
判断$AB$是否对称:
- 若$AB = BA$,则$AB$对称;否则$AB$不对称。
- 反例:取$A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 2\end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 1 & 0\end{pmatrix}$,则$AB = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 2 & 0\end{pmatrix}$,其转置为$\begin{pmatrix}0 & 2 \\ 1 & 0\end{pmatrix} \neq AB$,故$AB$不对称,选项B错误。
选项C
初等矩阵的乘积性质:初等矩阵对应初等变换,但两次不同的初等变换组合可能无法用一次初等变换表示。
反例:设$E_1$为交换第一、二行的初等矩阵,$E_2$为将第一行乘以2的初等矩阵,则$E_1E_2$对应“先交换行再倍乘”,其结果不是初等矩阵,选项C错误。
选项D
可逆矩阵的和性质:可逆矩阵的和可能不可逆。
反例:取$A = I$,$B = -I$,则$A + B = O$(零矩阵),不可逆,选项D错误。