题目
2. 设A为n阶矩阵,且A^2=E,则 (A)A. 的行列式为1B. A的特征值都是1C. A的秩为nD. A一定是对称矩阵
2. 设A为n阶矩阵,且$A^{2}=E$,则 (A)
A. 的行列式为1
B. A的特征值都是1
C. A的秩为n
D. A一定是对称矩阵
题目解答
答案
C. A的秩为n
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的性质,涉及行列式、特征值、秩以及对称矩阵的判断。
解题核心思路:利用已知条件$A^2 = E$,结合矩阵运算性质,逐一分析各选项的正确性。
破题关键点:
- 行列式性质:$|A^2| = |A|^2 = |E| = 1$,推导$|A|$的可能值。
- 特征值关系:若$\lambda$是$A$的特征值,则$\lambda^2 = 1$,分析特征值的可能取值。
- 可逆性与秩:由$A^2 = E$可知$A$可逆,进而确定秩为$n$。
- 对称性反例:构造非对称矩阵满足$A^2 = E$,说明选项D不成立。
选项分析
选项A
由行列式性质:
$|A^2| = |E| = 1 \implies |A|^2 = 1 \implies |A| = \pm 1.$
因此,$|A|$不一定是1,选项A错误。
选项B
设$\lambda$为$A$的特征值,则:
$A^2 \mathbf{x} = E \mathbf{x} \implies \lambda^2 \mathbf{x} = \mathbf{x} \implies \lambda^2 = 1 \implies \lambda = \pm 1.$
特征值可能为1或-1,选项B错误。
选项C
由$A^2 = E$可知$A$可逆($A^{-1} = A$),可逆矩阵的秩为$n$,选项C正确。
选项D
构造非对称矩阵:
$A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & -1 \end{pmatrix}, \quad A^2 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = E.$
该矩阵非对称,但满足$A^2 = E$,选项D错误。