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数学
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10 下列命题中,不正确的是-|||-(A)若A是n阶矩阵,则 (A+B)(A-E)=(A-E)(A+E).-|||-(B)若A是n阶矩阵,且 ^2=A, 则 A+E 必可逆.-|||-(C)若A,B均为 times 1 矩阵,则 ^TB=(B)^TA.-|||-(D)若A,B均为n阶矩阵,且 =0, 则 ((A+B))^2=(A)^2+(B)^2.

题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查矩阵运算的基本性质,包括矩阵乘法的交换律、可逆矩阵的判定、向量内积的对称性以及矩阵平方展开的条件。

解题核心思路:

  1. 选项A:利用矩阵乘法分配律展开左右两边,结合单位矩阵的性质判断是否相等。
  2. 选项B:通过特征值分析或构造逆矩阵的方法,验证矩阵可逆性。
  3. 选项C:理解向量内积的标量性质及其对称性。
  4. 选项D:通过反例验证矩阵平方展开时是否存在交叉项。

破题关键点:

  • 选项D的关键在于矩阵乘法不满足交换律,即使$AB=0$,也不能保证$BA=0$,从而导致$(A+B)^2$展开后存在非零的交叉项。

选项A

分析:
展开左边$(A+E)(A-E)$和右边$(A-E)(A+E)$:

  • 左边:$A^2 - AE + EA - E = A^2 - E$(因为$AE = EA = A$)。
  • 右边:$A^2 - EA + AE - E = A^2 - E$。
    因此两边相等,选项A正确。

选项B

分析:
由$A^2 = A$,得$A(A - E) = 0$。
特征值法:

  • $A$的特征值满足$\lambda^2 = \lambda$,即$\lambda = 0$或$1$。
  • $A+E$的特征值为$1$或$2$,均不为零,故$A+E$可逆。
    构造逆矩阵:
    $(A+E)(A-2E) = A^2 - 2A + A - 2E = -E$,两边乘以$-1$得$(A+E)(2E - A) = 2E$,故$A+E$可逆。
    选项B正确。

选项C

分析:
$A^TB$和$B^TA$均为$1 \times 1$矩阵(标量),且标量的转置等于自身。
由$(A^TB)^T = B^TA$,而$A^TB$本身为标量,故$A^TB = B^TA$。
选项C正确。

选项D

分析:
展开$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2$。
若$AB = 0$,但$BA$不一定为$0$,因此$AB + BA$可能非零。
反例:
取$A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,则$AB = 0$,但$BA = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \neq 0$。
此时$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2 = BA + B^2 \neq A^2 + B^2$。
选项D错误。

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