题目
(3)适合条件A^2=A的矩阵称为等幂矩阵.设A,B是等幂矩阵,则A,B满足______时,A+B仍为等幂矩阵.A. A=0,B=EB. AB=0C. AB+BA=0D. AB+BA=E
(3)适合条件$A^{2}=A$的矩阵称为等幂矩阵.设A,B是等幂矩阵,则A,B满足______时,A+B仍为等幂矩阵.
A. $A=0,B=E$
B. $AB=0$
C. $AB+BA=0$
D. $AB+BA=E$
题目解答
答案
C. $AB+BA=0$
解析
考查要点:本题主要考查等幂矩阵的性质及矩阵运算规律,需要结合等幂矩阵的定义,通过代数运算推导出满足条件的附加关系。
解题核心思路:
- 等幂矩阵的定义:矩阵$A$满足$A^2 = A$。
- 目标条件:若$A+B$为等幂矩阵,则需$(A+B)^2 = A+B$。
- 展开并化简:利用等幂矩阵的性质$A^2 = A$和$B^2 = B$,展开$(A+B)^2$,得到$AB + BA$的约束条件。
破题关键点:
- 关键等式:通过展开$(A+B)^2$并代入等幂条件,推导出$AB + BA = 0$。
- 选项分析:逐一验证选项是否满足该等式,排除干扰项。
等幂矩阵的定义:若矩阵$A$满足$A^2 = A$,则称$A$为等幂矩阵。
目标条件:若$A+B$为等幂矩阵,则需满足:
$(A+B)^2 = A+B.$
展开左边:
$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2.$
由于$A$和$B$均为等幂矩阵,代入$A^2 = A$和$B^2 = B$,得:
$A + AB + BA + B.$
等式成立条件:
要求展开式等于$A+B$,即:
$A + AB + BA + B = A + B.$
消去相同项后,得到:
$AB + BA = 0.$
选项分析:
- 选项A:若$A=0$,$B=E$,则$A+B=E$,此时$E^2=E$,但此为特例,不具有一般性。
- 选项B:若$AB=0$,需进一步验证$BA=0$是否成立。若仅$AB=0$而$BA \neq 0$,则$AB + BA \neq 0$,条件不充分。
- 选项C:$AB + BA = 0$直接满足等式,正确。
- 选项D:若$AB + BA = E$,则$(A+B)^2 = A + B + E \neq A + B$,不成立。