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数学
题目

设矩阵A通过初等行变换化为B,则以下错误的是A. 矩阵A,B相应的列向量组等价B. 矩阵A,B相应的列向量组不等价C. 矩阵 A,B等价D. 矩阵A,B的秩相等

设矩阵A通过初等行变换化为B,则以下错误的是

A. 矩阵A,B相应的列向量组等价

B. 矩阵A,B相应的列向量组不等价

C. 矩阵 A,B等价

D. 矩阵A,B的秩相等

题目解答

答案

B. 矩阵A,B相应的列向量组不等价

解析

考查要点:本题主要考查矩阵初等行变换对矩阵等价性、列向量组等价性及秩的影响。

解题核心思路:

  1. 初等行变换的性质:初等行变换不改变矩阵的秩,且保持行向量组的线性关系,但可能改变列向量组的线性关系。
  2. 矩阵等价:若矩阵$A$可通过初等行变换化为$B$,则$A$与$B$行等价,但需结合列变换判断是否等价。
  3. 列向量组等价:列向量组等价要求两组向量可互相线性表示。通过分析初等行变换对列向量的影响,判断其等价性。

破题关键点:

  • 选项B的错误性:初等行变换虽然改变列向量的具体形式,但通过可逆矩阵的作用,列向量组仍保持等价性,因此选项B错误。

选项分析:

  1. 选项A:矩阵$A$与$B$的列向量组等价。
    正确性:
    设$B = PA$($P$为初等矩阵),则$B$的列向量为$P$作用于$A$的列向量。由于$P$可逆,$A$的列向量可由$B$的列向量线性表示($A = P^{-1}B$),反之亦然,故列向量组等价。

  2. 选项B:矩阵$A$与$B$的列向量组不等价。
    错误性:
    根据选项A的分析,列向量组等价,因此选项B错误。

  3. 选项C:矩阵$A$与$B$等价。
    正确性:
    等价指存在可逆矩阵$P$和$Q$使得$PAQ = B$。由于$B = PA$(仅需行变换),取$Q = I$即可满足等价条件,因此选项C正确。

  4. 选项D:矩阵$A$与$B$的秩相等。
    正确性:
    初等行变换不改变矩阵的秩,因此选项D正确。

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