题目
设A为n阶对称矩阵,B为n阶反对称矩阵,证明;(1)AB-BA为对称矩阵;(2)AB+BA为反对称矩阵。
设A为n阶对称矩阵,B为n阶反对称矩阵,证明;
(1)AB-BA为对称矩阵;
(2)AB+BA为反对称矩阵。
题目解答
答案
证明 已知A
=A,B
=-B,则
(1)(AB-BA)
=(AB)
-(BA)
=B
A
-A
B
=-BA+AB
=AB-BA
所以AB-BA为对称矩阵 -------------3分
(2)(AB+BA)
=(AB)
+(BA)
=B
A
+A
B
=-BA-AB
=-(AB+BA)
所以AB+BA为反对称矩阵 ---------------6分
解析
考查要点:本题主要考查对称矩阵和反对称矩阵的性质,以及矩阵转置运算的应用。
解题核心思路:
- 利用转置运算验证矩阵的对称性或反对称性。
- 代入已知条件:对称矩阵满足$A^T = A$,反对称矩阵满足$B^T = -B$。
- 化简表达式,通过代数运算验证结论。
破题关键点:
- 转置运算的分配律:$(XY)^T = Y^T X^T$。
- 符号处理:注意反对称矩阵转置后符号的变化,以及运算中的符号分配。
第(1)题
目标:证明$AB - BA$为对称矩阵。
步骤:
- 计算转置:
$(AB - BA)^T = (AB)^T - (BA)^T = B^T A^T - A^T B^T.$ - 代入已知条件:
- $A^T = A$(对称矩阵),
- $B^T = -B$(反对称矩阵)。
代入后得:
$(-B)A - A(-B) = -BA + AB.$
- 化简结果:
$-BA + AB = AB - BA.$
因此,$(AB - BA)^T = AB - BA$,说明$AB - BA$是对称矩阵。
第(2)题
目标:证明$AB + BA$为反对称矩阵。
步骤:
- 计算转置:
$(AB + BA)^T = (AB)^T + (BA)^T = B^T A^T + A^T B^T.$ - 代入已知条件:
- $A^T = A$,
- $B^T = -B$。
代入后得:
$(-B)A + A(-B) = -BA - AB.$
- 化简结果:
$-BA - AB = -(AB + BA).$
因此,$(AB + BA)^T = -(AB + BA)$,说明$AB + BA$是反对称矩阵。