题目
矩阵 A=} 2 & 4 1 & 2
矩阵 $A=\begin{pmatrix} 2 & 4 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$ 通过初等变换化为行最简形,其结果是( )
A. $\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
B. $\begin{pmatrix} 2 & 4 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
C. $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$
D. $\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}$
题目解答
答案
A. $\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
解析
本题考查矩阵的初等行变换以及行最简形矩阵的概念。解题思路是通过对给定矩阵进行初等行变换,将其化为行最简形矩阵。行最简形矩阵需满足以下条件:
- 非零行的第一个非零元素为 1。
- 非零行的第一个非零元素所在列的其他元素都为 0。
- 零行位于矩阵的下方。
下面对矩阵$A=\begin{pmatrix} 2 & 4 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$进行初等行变换:
- 第一步:将第一行乘以$\frac{1}{2}$,使第一行第一个元素变为 1
根据矩阵初等行变换规则$r_i\times k$(表示第$i$行乘以常数$k$),对矩阵$A$的第一行进行操作,即$r_1\times\frac{1}{2}$,可得:
$\begin{pmatrix} 2\times\frac{1}{2} & 4\times\frac{1}{2} \\ 1 & 2 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$ - 第二步:将第一行乘以$-1$加到第二行,使第二行第一个元素变为 0
根据矩阵初等行变换规则$r_i + k\times r_j$(表示第$i$行加上第$j$行的$k$倍),对矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}$的第二行进行操作,即$r_2+(-1)\times r_1$,可得:
$\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 1+(-1)\times1 & 2+(-1)\times2 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
此时得到的矩阵$\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$满足行最简形矩阵的条件。