题目
设 A=(}1&0&10&2&01&0&1=()。A. OB. AC. A²D. 不确定
设 $A=\left(\begin{matrix}1&0&1\\0&2&0\\1&0&1\end{matrix}\right)$ ,而n≥2为正整数,则 $A^{n}-2A^{n-1}$=()。
A. O
B. A
C. A²
D. 不确定
题目解答
答案
A. O
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的幂运算规律及递推关系的应用。关键在于发现矩阵$A$满足特定的二次方程,从而推导出一般形式的表达式。
解题核心思路:
- 计算低次幂:首先计算$A^2$,观察是否能发现规律或简化表达式。
- 建立递推关系:若$A^2 = kA$($k$为常数),则可推导出$A^n$的通项公式。
- 代入化简:利用递推关系将$A^n$和$A^{n-1}$表示为$A$的线性组合,进而化简目标表达式。
破题关键点:
- 发现$A^2 = 2A$,这是简化高次幂运算的核心。
- 利用递推关系,将$A^n$表示为$2^{n-1}A$,从而快速化简表达式。
步骤1:计算$A^2$
通过矩阵乘法计算$A^2$:
$A^2 = \begin{pmatrix}1&0&1\\0&2&0\\1&0&1\end{pmatrix} \begin{pmatrix}1&0&1\\0&2&0\\1&0&1\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2&0&2\\0&4&0\\2&0&2\end{pmatrix} = 2A$
步骤2:推导$A^n$的表达式
由$A^2 = 2A$,可得递推关系:
$A^n = A^{n-1} \cdot A = 2A^{n-2} \cdot A = 2A^{n-1}$
进一步归纳得:
$A^n = 2^{n-1}A \quad (n \geq 2)$
步骤3:化简目标表达式
将$A^n$和$A^{n-1}$代入原式:
$A^n - 2A^{n-1} = 2^{n-1}A - 2 \cdot 2^{n-2}A = 2^{n-1}A - 2^{n-1}A = 0$