题目
【例1.11】(2010,数二、三)设A,B为3阶矩阵,且|A|=3,|B|=2,|A^-1+B|=2,则|A+B^-1|=____.
【例1.11】(2010,数二、三)设A,B为3阶矩阵,且|A|=3,|B|=2,$|A^{-1}+B|=2$,则$|A+B^{-1}|$=____.
题目解答
答案
已知条件:
- $ |A| = 3 $,$ |B| = 2 $,$ |A^{-1} + B| = 2 $
- 利用矩阵行列式性质:
\[
A^{-1} + B = A^{-1}(A + AB) \implies |A^{-1} + B| = |A^{-1}| \cdot |A + AB| = \frac{1}{|A|} \cdot |A + AB|
\]
- 代入已知值:
\[
2 = \frac{1}{3} \cdot |A + AB| \implies |A + AB| = 6
\]
- 考虑 $ A + B^{-1} $:
\[
A + B^{-1} = B^{-1}(BA + E) \implies |A + B^{-1}| = |B^{-1}| \cdot |BA + E| = \frac{1}{|B|} \cdot |BA + E|
\]
- 由于 $ |BA + E| = |AB + E| = 6 $:
\[
|A + B^{-1}| = \frac{1}{2} \cdot 6 = 3
\]
**答案:** $\boxed{3}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵行列式的性质,特别是逆矩阵、矩阵乘法与加法的行列式关系,以及利用矩阵分解简化计算的能力。
解题核心思路:
- 分解关键表达式:将复杂的矩阵表达式(如$A^{-1} + B$和$A + B^{-1}$)分解为两个矩阵的乘积形式,利用行列式的乘积性质简化计算。
- 关联已知条件:通过分解后的形式,将已知的行列式值(如$|A^{-1} + B| = 2$)与目标表达式($|A + B^{-1}|$)建立联系。
- 利用行列式对称性:通过分析$AB$与$BA$的行列式关系,建立中间等式,最终求解目标行列式。
破题关键点:
- 分解技巧:将$A^{-1} + B$分解为$A^{-1}(A + AB)$,将$A + B^{-1}$分解为$B^{-1}(BA + E)$。
- 行列式性质:$|AB| = |BA|$,以及$|AB + E| = |BA + E|$(基于特征值的对称性)。
步骤1:分解$A^{-1} + B$并代入已知条件
将$A^{-1} + B$分解为:
$A^{-1} + B = A^{-1}(E + AB)$
根据行列式的乘积性质:
$|A^{-1} + B| = |A^{-1}| \cdot |E + AB| = \frac{1}{|A|} \cdot |E + AB|$
代入已知$|A^{-1} + B| = 2$和$|A| = 3$:
$2 = \frac{1}{3} \cdot |E + AB| \implies |E + AB| = 6$
步骤2:分解$A + B^{-1}$并关联已知结果
将$A + B^{-1}$分解为:
$A + B^{-1} = B^{-1}(BA + E)$
同理,行列式为:
$|A + B^{-1}| = |B^{-1}| \cdot |BA + E| = \frac{1}{|B|} \cdot |BA + E|$
代入$|B| = 2$,得:
$|A + B^{-1}| = \frac{1}{2} \cdot |BA + E|$
步骤3:利用$AB$与$BA$的行列式对称性
由于$AB$与$BA$的非零特征值相同,故:
$|BA + E| = |AB + E| = 6$
代入上式:
$|A + B^{-1}| = \frac{1}{2} \cdot 6 = 3$