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数学
题目

8.(2.0分)设A、B都是n阶方阵,则下列结论正确的是()A 若A和B都是对称矩阵,则AB也是对称矩阵B 若A≠0且B≠0,则AB≠0C 若AB是奇异矩阵,则A和B都是奇异矩阵D 若AB是可逆矩阵,则A和B都是可逆矩阵

8.(2.0分)设A、B都是n阶方阵,则下列结论正确的是() A 若A和B都是对称矩阵,则AB也是对称矩阵 B 若A≠0且B≠0,则AB≠0 C 若AB是奇异矩阵,则A和B都是奇异矩阵 D 若AB是可逆矩阵,则A和B都是可逆矩阵

题目解答

答案

这是一道关于 $n$ 阶方阵性质的线性代数单选题。我们需要逐一分析每个选项的正确性。

已知条件: $A$、$B$ 都是 $n$ 阶方阵。

选项 A:若 $A$ 和 $B$ 都是对称矩阵,则 $AB$ 也是对称矩阵。

  • 推导:
    已知 $A$ 和 $B$ 是对称矩阵,根据对称矩阵的定义有 $A^T = A$ 且 $B^T = B$。
    要判断 $AB$ 是否为对称矩阵,我们需要看 $(AB)^T$ 是否等于 $AB$。
    根据矩阵转置的性质,$(AB)^T = B^T A^T$。
    代入已知条件,$(AB)^T = BA$。
    要使 $AB$ 为对称矩阵,必须满足 $(AB)^T = AB$,即 $BA = AB$。
    然而,矩阵乘法一般不满足交换律,即 $AB$ 不一定等于 $BA$。
  • 反例:
    设 $A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}$。显然 $A$ 和 $B$ 都是对称矩阵。
    $AB = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 3 & 2 \end{pmatrix}$。
    而 $(AB)^T = \begin{pmatrix} 2 & 3 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$,显然 $AB \neq (AB)^T$,所以 $AB$ 不是对称矩阵。
  • 结论: 选项 A 错误。

选项 B:若 $A \neq 0$ 且 $B \neq 0$,则 $AB \neq 0$。

  • 推导:
    矩阵中存在“零因子”现象,即两个非零矩阵相乘可能得到零矩阵。
  • 反例:
    设 $A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$。
    显然 $A \neq 0$ 且 $B \neq 0$。
    $AB = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = 0$。
  • 结论: 选项 B 错误。

选项 C:若 $AB$ 是奇异矩阵,则 $A$ 和 $B$ 都是奇异矩阵。

  • 推导:
    矩阵是奇异矩阵等价于其行列式为 0。
    已知 $AB$ 是奇异矩阵,则 $|AB| = 0$。
    根据行列式的性质,$|AB| = |A||B|$。
    所以 $|A||B| = 0$,这意味着 $|A| = 0$ 或者 $|B| = 0$。
    也就是说,$A$ 和 $B$ 中至少有一个是奇异矩阵,但不能保证两者都是。
  • 反例:
    设 $A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$(奇异矩阵),$B = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$(非奇异矩阵)。
    $AB = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,是奇异矩阵。
    此时 $A$ 是奇异矩阵,但 $B$ 不是奇异矩阵。
  • 结论: 选项 C 错误。

选项 D:若 $AB$ 是可逆矩阵,则 $A$ 和 $B$ 都是可逆矩阵。

  • 推导:
    矩阵是可逆矩阵等价于其行列式不为 0。
    已知 $AB$ 是可逆矩阵,则 $|AB| \neq 0$。
    根据行列式的性质,$|AB| = |A||B|$。
    所以 $|A||B| \neq 0$。
    要使两个数的乘积不为 0,这两个数必须都不为 0。
    因此 $|A| \neq 0$ 且 $|B| \neq 0$。
    这意味着 $A$ 是可逆矩阵,且 $B$ 也是可逆矩阵。
  • 结论: 选项 D 正确。

综上所述,正确的结论是 D。

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