题目
已知A B都是n阶方阵,则(A+B)^2=A^2+B^2的充要条件为().A. AB=BAB. AB=0C. AB=-BAD. A=0
已知A B都是n阶方阵,则(A+B)^2=A^2+B^2的充要条件为().
A. AB=BA
B. AB=0
C. AB=-BA
D. A=0
题目解答
答案
C. AB=-BA
解析
考查要点:本题主要考查矩阵运算中的平方展开及非交换性带来的条件限制。关键在于理解矩阵乘法不满足交换律,从而推导出特定条件。
解题核心思路:将$(A+B)^2$展开,对比左右两边的表达式,找到中间项必须满足的条件。通过分析得出$AB + BA = 0$,即$AB = -BA$,从而确定充要条件。
破题关键点:
- 展开平方:正确展开$(A+B)^2$为$A^2 + AB + BA + B^2$。
- 对比等式:令展开式等于$A^2 + B^2$,得出中间项$AB + BA$必须为零矩阵。
- 推导条件:从$AB + BA = 0$直接得到$AB = -BA$,即选项C。
-
展开左边表达式:
$(A+B)^2 = (A+B)(A+B) = A^2 + AB + BA + B^2.$ -
对比等式:
题目要求$(A+B)^2 = A^2 + B^2$,因此中间项必须满足:
$AB + BA = 0.$ -
推导条件:
由$AB + BA = 0$可得:
$AB = -BA.$
这表明$A$与$B$的乘积互为相反数,即选项C。 -
验证其他选项:
- 选项A($AB=BA$):若成立,则$AB + BA = 2AB$,除非$AB=0$,但题目未限定此条件,故不成立。
- 选项B($AB=0$):此时$AB + BA = BA$,需$BA=0$,但题目未给出,故不成立。
- 选项D($A=0$):此时等式恒成立,但仅为特例,非充要条件。