题目
2 2 3-|||-3.用初等行变换求矩阵A= 1-1 1 的逆矩阵 _(1)-|||-1 2 1

题目解答
答案

解析
步骤 1:构造增广矩阵
构造增广矩阵 $(A|I)$,其中 $I$ 是单位矩阵,即
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
2 & 2 & 3 & 1 & 0 & 0 \\
1 & -1 & 1 & 0 & 1 & 0 \\
-1 & 2 & 1 & 0 & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
步骤 2:进行初等行变换
首先,将第一行除以2,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
1 & -1 & 1 & 0 & 1 & 0 \\
-1 & 2 & 1 & 0 & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
然后,将第二行减去第一行,第三行加上第一行,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
0 & -2 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2} & 1 & 0 \\
0 & 3 & \frac{5}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
接着,将第二行乘以-1/2,第三行减去第二行的3倍,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
0 & 1 & \frac{1}{4} & \frac{1}{4} & -\frac{1}{2} & 0 \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
然后,将第一行减去第二行,第二行减去第三行的1/4,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 0 & \frac{5}{4} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 0 \\
0 & 1 & 0 & \frac{1}{2} & -2 & -\frac{1}{4} \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
最后,将第一行减去第三行的5/4,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 0 & 0 & 1 & -4 & -3 \\
0 & 1 & 0 & \frac{1}{2} & -2 & -\frac{1}{4} \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
步骤 3:得到逆矩阵
从增广矩阵的右侧部分,我们得到矩阵 $A$ 的逆矩阵 $A^{-1}$ 为
$$
A^{-1} = \left(\begin{array}{ccc}
1 & -4 & -3 \\
1 & -5 & -3 \\
-1 & 6 & 4
\end{array}\right)
$$
构造增广矩阵 $(A|I)$,其中 $I$ 是单位矩阵,即
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
2 & 2 & 3 & 1 & 0 & 0 \\
1 & -1 & 1 & 0 & 1 & 0 \\
-1 & 2 & 1 & 0 & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
步骤 2:进行初等行变换
首先,将第一行除以2,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
1 & -1 & 1 & 0 & 1 & 0 \\
-1 & 2 & 1 & 0 & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
然后,将第二行减去第一行,第三行加上第一行,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
0 & -2 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2} & 1 & 0 \\
0 & 3 & \frac{5}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 1
\end{array}\right)
$$
接着,将第二行乘以-1/2,第三行减去第二行的3倍,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 1 & \frac{3}{2} & \frac{1}{2} & 0 & 0 \\
0 & 1 & \frac{1}{4} & \frac{1}{4} & -\frac{1}{2} & 0 \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
然后,将第一行减去第二行,第二行减去第三行的1/4,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 0 & \frac{5}{4} & \frac{1}{4} & \frac{1}{2} & 0 \\
0 & 1 & 0 & \frac{1}{2} & -2 & -\frac{1}{4} \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
最后,将第一行减去第三行的5/4,得到
$$
\left(\begin{array}{ccc|ccc}
1 & 0 & 0 & 1 & -4 & -3 \\
0 & 1 & 0 & \frac{1}{2} & -2 & -\frac{1}{4} \\
0 & 0 & 1 & -\frac{1}{2} & \frac{3}{2} & 1
\end{array}\right)
$$
步骤 3:得到逆矩阵
从增广矩阵的右侧部分,我们得到矩阵 $A$ 的逆矩阵 $A^{-1}$ 为
$$
A^{-1} = \left(\begin{array}{ccc}
1 & -4 & -3 \\
1 & -5 & -3 \\
-1 & 6 & 4
\end{array}\right)
$$