题目
设多项式(x)=(x)^3+x+4,则矩阵(x)=(x)^3+x+4,则(x)=(x)^3+x+4________。(x)=(x)^3+x+4(x)=(x)^3+x+4(x)=(x)^3+x+4(x)=(x)^3+x+4
设多项式
,则矩阵
,则
________。




题目解答
答案
由题意知,矩阵
,则根据矩阵的乘法公式可以得到矩阵
,则矩阵
,则

,故正确答案选择
。
解析
本题考查矩阵多项式的计算,核心在于利用矩阵乘法的性质逐步计算高次幂,并代入多项式表达式。关键点如下:
- 矩阵幂的计算:通过逐次相乘得到矩阵$A^2$和$A^3$,注意观察幂次后的规律。
- 单位矩阵的作用:在计算$f(A)$时,需将$4E$与矩阵$A$相加,注意单位矩阵$E$的对角线元素为1。
- 结果匹配选项:将计算结果与选项对比,注意矩阵元素的位置是否一致。
步骤1:计算矩阵$A^2$
矩阵$A$为:
$A = \begin{bmatrix}0 & 1 & 2 \\0 & 0 & 1 \\0 & 0 & 0\end{bmatrix}$
计算$A^2 = A \times A$:
- 第一行第一列:$0 \cdot 0 + 1 \cdot 0 + 2 \cdot 0 = 0$
- 第一行第二列:$0 \cdot 1 + 1 \cdot 0 + 2 \cdot 0 = 0$
- 第一行第三列:$0 \cdot 2 + 1 \cdot 1 + 2 \cdot 0 = 1$
- 其余元素均为0(第二行和第三行乘积后均为0)
结果为:
$A^2 = \begin{bmatrix}0 & 0 & 1 \\0 & 0 & 0 \\0 & 0 & 0\end{bmatrix}$
步骤2:计算矩阵$A^3$
计算$A^3 = A^2 \times A$:
- 第一行第一列:$0 \cdot 0 + 0 \cdot 0 + 1 \cdot 0 = 0$
- 第一行第二列:$0 \cdot 1 + 0 \cdot 0 + 1 \cdot 0 = 0$
- 第一行第三列:$0 \cdot 2 + 0 \cdot 1 + 1 \cdot 0 = 0$
- 其余元素均为0
结果为:
$A^3 = \begin{bmatrix}0 & 0 & 0 \\0 & 0 & 0 \\0 & 0 & 0\end{bmatrix}$
步骤3:计算$f(A) = A^3 + A + 4E$
- $A^3$为零矩阵,故$f(A) = A + 4E$
- 单位矩阵$E$为:
$E = \begin{bmatrix}1 & 0 & 0 \\0 & 1 & 0 \\0 & 0 & 1\end{bmatrix}$ - $4E$为:
$4E = \begin{bmatrix}4 & 0 & 0 \\0 & 4 & 0 \\0 & 0 & 4\end{bmatrix}$ - 将$A$与$4E$相加:
$A + 4E = \begin{bmatrix}0+4 & 1+0 & 2+0 \\0+0 & 0+4 & 1+0 \\0+0 & 0+0 & 0+4\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}4 & 1 & 2 \\0 & 4 & 1 \\0 & 0 & 4\end{bmatrix}$
步骤4:匹配选项
根据计算结果,正确选项为D(假设选项D的第三行第三列为4,可能存在排版错误)。