题目
()5、对于两个n阶方阵A和B,若AB=BA,则称方阵A和B是可交换的.下列矩阵①E;②A^-1;③A^T;④A*与可逆方阵A可交换的是(A)①②③;(B)①②④;(C)①③④;(D)②③④.
()5、对于两个n阶方阵A和B,若AB=BA,则称方阵A和B是可交换的.下列矩阵
①E;②$A^{-1}$;③$A^{T}$;④A*与可逆方阵A可交换的是
(A)①②③;(B)①②④;(C)①③④;(D)②③④.
题目解答
答案
为了确定哪些矩阵与可逆方阵 $A$ 可交换,我们需要检查每个给定的矩阵 $B$ 是否满足 $AB = BA$。让我们逐一分析每个选项。
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矩阵 $E$(单位矩阵):
- 单位矩阵 $E$ 与任何矩阵 $A$ 可交换,因为对于任何矩阵 $A$,有 $AE = EA = A$。
- 因此,$E$ 与 $A$ 可交换。
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矩阵 $A^{-1}$(A的逆矩阵):
- 根据逆矩阵的定义,有 $AA^{-1} = A^{-1}A = E$。
- 因此,$A^{-1}$ 与 $A$ 可交换。
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矩阵 $A^T$(A的转置矩阵):
- 为了检查 $A^T$ 是否与 $A$ 可交换,我们需要看 $AA^T = A^T A$ 是否成立。
- 一般而言,$AA^T$ 不一定等于 $A^T A$。例如,如果 $A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}$,那么 $A^T = \begin{pmatrix} 1 & 3 \\ 2 & 4 \end{pmatrix}$,并且
$AA^T = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 3 \\ 2 & 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 & 11 \\ 11 & 25 \end{pmatrix},$
$A^T A = \begin{pmatrix} 1 & 3 \\ 2 & 4 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 10 & 14 \\ 14 & 20 \end{pmatrix}.$ - 由于 $AA^T \neq A^T A$,$A^T$ 不一定与 $A$ 可交换。
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矩阵 $A^*$(A的伴随矩阵):
- 伴随矩阵 $A^*$ 由 $A^* = \det(A) A^{-1}$ 给出。
- 因此,$AA^* = A (\det(A) A^{-1}) = \det(A) (A A^{-1}) = \det(A) E$ 并且 $A^* A = (\det(A) A^{-1}) A = \det(A) (A^{-1} A) = \det(A) E$。
- 由于 $AA^* = A^* A$,$A^*$ 与 $A$ 可交换。
从上述分析中,与可逆方阵 $A$ 可交换的矩阵是 $E$,$A^{-1}$,和 $A^*$。因此,正确答案是:
$\boxed{B}$