2、已知A为n阶方阵,且 A^2+3A-2E=0, 则 (A-2E)^-1=
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查矩阵方程的求解及逆矩阵的求法,需要结合矩阵运算的性质进行变形和构造。
解题核心思路:
- 利用已知方程降阶:将高次项(如$A^2$)用低次项表示,简化表达式。
- 构造逆矩阵表达式:假设逆矩阵为$A$和单位矩阵$E$的线性组合,通过矩阵乘法展开并对比系数,解出待定系数。
破题关键点:
- 代数变形:将原方程变形为$A^2 = 2E - 3A$,用于后续替换。
- 待定系数法:通过假设逆矩阵形式,建立方程组求解系数。
步骤1:整理已知方程
由$A^2 + 3A - 2E = 0$,得:
$A^2 = 2E - 3A.$
步骤2:假设逆矩阵形式
设$(A - 2E)^{-1} = kA + bE$($k, b$为待定系数),则:
$(A - 2E)(kA + bE) = E.$
步骤3:展开矩阵乘法
展开右边:
$\begin{aligned}(A - 2E)(kA + bE) &= kA^2 + bA - 2kA - 2bE \\&= kA^2 + (b - 2k)A - 2bE.\end{aligned}$
步骤4:代入$A^2$的表达式
将$A^2 = 2E - 3A$代入:
$\begin{aligned}k(2E - 3A) + (b - 2k)A - 2bE &= 2kE - 3kA + (b - 2k)A - 2bE \\&= (2k - 2b)E + (-3k + b - 2k)A \\&= (2k - 2b)E + (b - 5k)A.\end{aligned}$
步骤5:对比系数求解
等式需等于$E$,即:
$\begin{cases}2k - 2b = 1 \quad \text{($E$的系数)}, \\b - 5k = 0 \quad \text{($A$的系数)}.\end{cases}$
解得:
$k = -\frac{1}{8}, \quad b = -\frac{5}{8}.$
步骤6:写出逆矩阵
代入$k$和$b$,得:
$(A - 2E)^{-1} = -\frac{1}{8}A - \frac{5}{8}E = -\frac{1}{8}(A + 5E).$