已知 B 为可逆矩阵,则 [(B^-1)^T]^-1^T = ( )A. BB. (B^-1)^TC. B^TD. B^-1
已知 $B$ 为可逆矩阵,则 $\left\{\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}\right\}^T = (\quad)$ A. $B$ B. $\left(B^{-1}\right)^T$ C. $B^T$ D. $B^{-1}$
题目解答
答案
我们来一步一步分析这个题目:
题目给出:$ B $ 是一个可逆矩阵,要求计算表达式:
$\left\{\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}\right\}^T$
我们一步步化简这个表达式。
第一步:先看内层表达式 $\left(B^{-1}\right)^T$
这是 $ B^{-1} $ 的转置,记作 $ (B^{-1})^T $,暂时保留。
第二步:对它取逆,即 $\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}$
我们知道一个基本的矩阵性质:
> 对于可逆矩阵 $ A $,有 $ (A^T)^{-1} = (A^{-1})^T $
也就是说,转置的逆等于逆的转置。
反过来,也可以写成:
$\left( A^{-1} \right)^T = (A^T)^{-1}$
所以,令 $ A = B^{-1} $,那么:
$\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1} = \left( (B^{-1})^T \right)^{-1} = \left( (B^{-1})^{-1} \right)^T$
因为上面那个性质告诉我们:$ (A^T)^{-1} = (A^{-1})^T $,所以反过来 $ ((A)^T)^{-1} = (A^{-1})^T $,但我们要的是 $ ((A)^T)^{-1} $,所以也可以写成 $ (A^{-1})^T $ 的逆?不对,我们换种方式。
更直接地使用恒等式:
$(A^T)^{-1} = (A^{-1})^T \quad \Rightarrow \quad \left( (A)^T \right)^{-1} = (A^{-1})^T$
但我们这里是 $ \left( (B^{-1})^T \right)^{-1} $,所以令 $ C = B^{-1} $,则变成 $ (C^T)^{-1} = (C^{-1})^T $
所以:
$\left( (B^{-1})^T \right)^{-1} = \left( (B^{-1})^{-1} \right)^T = B^T$
因为 $ (B^{-1})^{-1} = B $,所以 $ \left( (B^{-1})^{-1} \right)^T = B^T $
所以:
$\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1} = B^T$
第三步:对上面的结果再取转置
即:
$\left\{\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}\right\}^T = (B^T)^T$
而 $ (B^T)^T = B $
最终结果:
$\left\{\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}\right\}^T = B$
正确答案是:
$\boxed{A. \ B}$
总结步骤:
- $ \left(B^{-1}\right)^T $ 的逆是 $ \left( (B^{-1})^T \right)^{-1} = \left( (B^{-1})^{-1} \right)^T = B^T $
- 再对 $ B^T $ 取转置,得到 $ (B^T)^T = B $
因此,答案是 A. $ B $。
解析
本题考查可逆矩阵和转置矩阵的性质及运算。解题思路是根据矩阵转置和逆运算的相关性质,逐步化简给定的复杂矩阵表达式。
1. 首先,我们知道矩阵转置和逆运算有一个重要性质:对于可逆矩阵 $A$,有 $(A^T)^{-1}=(A^{-1})^T$。
- 对于表达式 $\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}$,令 $A = B^{-1}$,根据上述性质可得:
- $\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}=\left[\left(B^{-1}\right)^{-1}\right]^T$。
- 又因为对于可逆矩阵 $B$,$\left(B^{-1}\right)^{-1}=B$,所以 $\left[\left(B^{-1}\right)^{-1}\right]^T = B^T$。
- 接着,对 $\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}=B^T$ 的结果再取转置,即求 $\left\{\left[\left(B^{-1}\right)^T\right]^{-1}\right\}^T$。
- 也就是求 $(B^T)^T$。
- 根据矩阵转置的性质,对于任意矩阵 $B$,$(B^T)^T = B$。