设 A 为 3 阶矩阵,|A|=(1)/(2),则 |(2A)^-1-5A^*|= ______.
设 $A$ 为 3 阶矩阵,$|A|=\frac{1}{2}$,则 $\left|(2A)^{-1}-5A^{*}\right|=$ ______.
题目解答
答案
我们来一步一步解决这个题目:
题目:
设 $ A $ 为 3 阶矩阵,且 $ |A| = \frac{1}{2} $,求
$\left|(2A)^{-1} - 5A^{*}\right| = ?$
第一步:回顾相关公式
-
行列式的性质:
- 若 $ A $ 是 $ n $ 阶矩阵,则 $ |kA| = k^n |A| $,其中 $ k $ 是常数。
- 这里 $ A $ 是 3 阶矩阵,所以 $ n = 3 $。
-
逆矩阵与伴随矩阵的关系:
- $ A^{-1} = \frac{1}{|A|} A^{*} $,即 $ A^{*} = |A| \cdot A^{-1} $
- 反过来,$ A^{-1} = \frac{1}{|A|} A^{*} $
-
矩阵数乘的逆:
- $ (kA)^{-1} = \frac{1}{k} A^{-1} $,前提是 $ A $ 可逆(这里 $ |A| = \frac{1}{2} \ne 0 $,所以可逆)
-
行列式是标量,我们要计算的是一个矩阵的行列式。
第二步:化简表达式 $ (2A)^{-1} - 5A^{*} $
先分别化简两个部分。
1. $ (2A)^{-1} $
由于 $ A $ 是 3 阶矩阵,
$(2A)^{-1} = \frac{1}{2} A^{-1}$
2. $ A^{*} $(伴随矩阵)
由公式:
$A^{*} = |A| \cdot A^{-1} = \frac{1}{2} A^{-1}$
所以:
$5A^{*} = 5 \cdot \frac{1}{2} A^{-1} = \frac{5}{2} A^{-1}$
第三步:代入原式
$(2A)^{-1} - 5A^{*} = \frac{1}{2} A^{-1} - \frac{5}{2} A^{-1} = \left( \frac{1}{2} - \frac{5}{2} \right) A^{-1} = -2 A^{-1}$
所以:
$\left|(2A)^{-1} - 5A^{*}\right| = \left| -2 A^{-1} \right|$
第四步:计算行列式 $ \left| -2 A^{-1} \right| $
-
$ A^{-1} $ 是 3 阶矩阵,所以:
$\left| -2 A^{-1} \right| = (-2)^3 \cdot \left| A^{-1} \right| = -8 \cdot |A^{-1}|$ -
而 $ |A^{-1}| = \frac{1}{|A|} = \frac{1}{1/2} = 2 $
所以:
$\left| -2 A^{-1} \right| = -8 \times 2 = -16$
第五步:写出答案
$\boxed{-16}$
✅ 最终答案:
$\boxed{-16}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的逆矩阵、伴随矩阵、行列式的性质及其综合应用。
解题思路:
- 利用逆矩阵与伴随矩阵的关系,将表达式中的伴随矩阵转换为逆矩阵形式,便于合并同类项。
- 化简表达式,将原式转化为仅含逆矩阵的线性组合。
- 应用行列式的性质,结合标量乘法对行列式的影响,最终计算结果。
关键点:
- 伴随矩阵与逆矩阵的关系:$A^{*} = |A| \cdot A^{-1}$。
- 行列式的标量乘法性质:$|kA| = k^n |A|$($n$为矩阵阶数)。
- 逆矩阵的行列式性质:$|A^{-1}| = \frac{1}{|A|}$。
步骤1:化简$(2A)^{-1}$
根据矩阵数乘的逆矩阵性质:
$(2A)^{-1} = \frac{1}{2} A^{-1}.$
步骤2:化简$5A^{*}$
利用伴随矩阵与逆矩阵的关系:
$A^{*} = |A| \cdot A^{-1} = \frac{1}{2} A^{-1},$
因此:
$5A^{*} = 5 \cdot \frac{1}{2} A^{-1} = \frac{5}{2} A^{-1}.$
步骤3:合并表达式
将两部分代入原式:
$(2A)^{-1} - 5A^{*} = \frac{1}{2} A^{-1} - \frac{5}{2} A^{-1} = -2 A^{-1}.$
步骤4:计算行列式
根据行列式的性质:
$\left| -2 A^{-1} \right| = (-2)^3 \cdot |A^{-1}| = -8 \cdot \frac{1}{|A|} = -8 \cdot 2 = -16.$