题目
12.填空题(3分)设方阵A=}0&0&(1)/(2)0&3&04&0&0.
12.填空题(3分)
设方阵$A=\begin{pmatrix}0&0&\frac{1}{2}\\0&3&0\\4&0&0\end{pmatrix}$,则$A^{-1}=\begin{pmatrix}0&0&\frac{1}{4}\\0&\frac{1}{3}&0\\a&0&0\end{pmatrix}$,a=$\underline{输入答案}$.
题目解答
答案
为了找到 $a$ 的值,我们需要确定矩阵 $A$ 的逆矩阵 $A^{-1}$。给定的矩阵 $A$ 为:
\[ A = \begin{pmatrix} 0 & 0 & \frac{1}{2} \\ 0 & 3 & 0 \\ 4 & 0 & 0 \end{pmatrix} \]
矩阵 $A$ 的逆矩阵 $A^{-1}$ 被给定为:
\[ A^{-1} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & \frac{1}{4} \\ 0 & \frac{1}{3} & 0 \\ a & 0 & 0 \end{pmatrix} \]
为了验证这个逆矩阵,我们需要检查 $A \cdot A^{-1} = I$,其中 $I$ 是单位矩阵。单位矩阵 $I$ 为:
\[ I = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]
现在,我们计算 $A \cdot A^{-1}$:
\[ A \cdot A^{-1} = \begin{pmatrix} 0 & 0 & \frac{1}{2} \\ 0 & 3 & 0 \\ 4 & 0 & 0 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 0 & 0 & \frac{1}{4} \\ 0 & \frac{1}{3} & 0 \\ a & 0 & 0 \end{pmatrix} \]
我们通过计算每个元素来执行矩阵乘法:
- 第一行第一列的元素是 $0 \cdot 0 + 0 \cdot 0 + \frac{1}{2} \cdot a = \frac{a}{2}$。
- 第一行第二列的元素是 $0 \cdot 0 + 0 \cdot \frac{1}{3} + \frac{1}{2} \cdot 0 = 0$。
- 第一行第三列的元素是 $0 \cdot \frac{1}{4} + 0 \cdot 0 + \frac{1}{2} \cdot 0 = 0$。
- 第二行第一列的元素是 $0 \cdot 0 + 3 \cdot 0 + 0 \cdot a = 0$。
- 第二行第二列的元素是 $0 \cdot 0 + 3 \cdot \frac{1}{3} + 0 \cdot 0 = 1$。
- 第二行第三列的元素是 $0 \cdot \frac{1}{4} + 3 \cdot 0 + 0 \cdot 0 = 0$。
- 第三行第一列的元素是 $4 \cdot 0 + 0 \cdot 0 + 0 \cdot a = 0$。
- 第三行第二列的元素是 $4 \cdot 0 + 0 \cdot \frac{1}{3} + 0 \cdot 0 = 0$。
- 第三行第三列的元素是 $4 \cdot \frac{1}{4} + 0 \cdot 0 + 0 \cdot 0 = 1$。
因此,乘积 $A \cdot A^{-1}$ 是:
\[ A \cdot A^{-1} = \begin{pmatrix} \frac{a}{2} & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]
为了使 $A \cdot A^{-1}$ 等于单位矩阵 $I$,必须有 $\frac{a}{2} = 1$。解 $a$,我们得到:
\[ a = 2 \]
因此,$a$ 的值是 $\boxed{2}$。
解析
考查要点:本题主要考查矩阵逆的定义及矩阵乘法运算,需要根据逆矩阵的性质($A \cdot A^{-1} = I$)来确定未知元素$a$的值。
解题核心思路:
- 逆矩阵的定义:若矩阵$A$与$A^{-1}$相乘结果为单位矩阵$I$,则$A^{-1}$是$A$的逆矩阵。
- 矩阵乘法规则:通过逐元素计算$A \cdot A^{-1}$,并与单位矩阵$I$对比,建立方程求解$a$。
- 关键位置分析:重点关注乘积矩阵中与$a$相关的元素,通过等式$\frac{a}{2} = 1$直接求解。
步骤1:写出单位矩阵$I$
单位矩阵$I$的形式为:
$I = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$
步骤2:计算$A \cdot A^{-1}$
根据矩阵乘法规则,计算$A \cdot A^{-1}$的每个元素:
- 第一行第一列:
$0 \cdot 0 + 0 \cdot 0 + \frac{1}{2} \cdot a = \frac{a}{2}$ - 第二行第二列:
$0 \cdot 0 + 3 \cdot \frac{1}{3} + 0 \cdot 0 = 1$ - 第三行第三列:
$4 \cdot \frac{1}{4} + 0 \cdot 0 + 0 \cdot 0 = 1$
其他位置的元素计算后均为$0$或$1$,与单位矩阵$I$一致。
步骤3:建立方程求解$a$
根据第一行第一列的元素$\frac{a}{2}$应等于$1$,得:
$\frac{a}{2} = 1 \quad \Rightarrow \quad a = 2$