题目
设A是3阶矩阵,|A|=1/2,求|(2A)^-1 - 5A*|
设A是3阶矩阵,|A|=1/2,求|(2A)^-1 - 5A*|
题目解答
答案
由公式可以知道,AA*=|A|E,
所以A*=|A|A^-1=0.5A^-1
故
|(2A)^-1 - 5A*|
=|0.5A^-1 -2.5A^-1|
=|-2A^-1|
而A是3阶矩阵
故
|-2A^-1|
= (-2)^3 * |A^-1|
= -8 *|A|^-1
= -8*2
= -16
所以
|(2A)^-1 - 5A*|= -16
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的伴随矩阵、逆矩阵的性质,以及行列式的运算规则。
解题核心思路:
- 利用伴随矩阵与逆矩阵的关系,将$A^*$转化为与$A^{-1}$相关的表达式;
- 化简表达式$(2A)^{-1} - 5A^*$为标量与$A^{-1}$的线性组合;
- 应用行列式的性质,结合标量因子的幂次和逆矩阵的行列式公式求解。
破题关键点:
- 公式$AA^* = |A|E$是核心,可推导出$A^* = |A|A^{-1}$;
- 矩阵标量乘法的行列式性质:$|kA| = k^n |A|$($n$为矩阵阶数);
- 逆矩阵的行列式性质:$|A^{-1}| = \frac{1}{|A|}$。
步骤1:化简$A^*$
根据伴随矩阵的性质$AA^* = |A|E$,两边同时左乘$A^{-1}$得:
$A^* = |A|A^{-1}.$
已知$|A| = \frac{1}{2}$,代入得:
$A^* = \frac{1}{2}A^{-1}.$
步骤2:化简$(2A)^{-1}$
利用逆矩阵的标量乘法性质:
$(2A)^{-1} = \frac{1}{2}A^{-1}.$
步骤3:代入原表达式
将$(2A)^{-1}$和$A^*$代入原式:
$\begin{aligned}(2A)^{-1} - 5A^* &= \frac{1}{2}A^{-1} - 5 \cdot \frac{1}{2}A^{-1} \\&= \left( \frac{1}{2} - \frac{5}{2} \right)A^{-1} \\&= -2A^{-1}.\end{aligned}$
步骤4:计算行列式
对$-2A^{-1}$求行列式:
$\begin{aligned}\left| -2A^{-1} \right| &= (-2)^3 \cdot |A^{-1}| \quad \text{(标量因子的3次方)} \\&= -8 \cdot \frac{1}{|A|} \quad \text{(逆矩阵行列式的性质)} \\&= -8 \cdot 2 \quad \text{(已知$|A| = \frac{1}{2}$)} \\&= -16.\end{aligned}$