题目
设矩阵 A=} t & t t & 1 为正定矩阵,则 t 的取值范围为__________。A. 0B. tC. t>0D. t>1
设矩阵 $A=\begin{pmatrix} t & t \\ t & 1 \end{pmatrix}$ 为正定矩阵,则 $t$ 的取值范围为__________。
A. $0 B. $t<1$ C. $t>0$ D. $t>1$
题目解答
答案
A. $0
解析
本题考查正定矩阵的判定,解题思路是根据正定矩阵的性质,即矩阵的各阶顺序主子式都大于零来确定$t$的取值范围。
- 首先明确矩阵$A$的一阶顺序主子式:
- 对于矩阵$A=\begin{pmatrix}t&t\\t&1\end{pmatrix}$,其一阶顺序主子式为矩阵$A$的主对角线元素,即$\Delta_1 = t$。
- 因为正定矩阵的一阶顺序主子式大于零,所以$\Delta_1=t>0$。
- 然后计算矩阵$A$的二阶顺序主子式:
- 二阶顺序主子式为矩阵$A$的行列式$\Delta_2=\begin{vmatrix}t&t\\t&1\end{vmatrix}$。
- 根据二阶行列式的计算公式$\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}=ad - bc$,可得$\Delta_2=t\times1 - t\times t=t - t^2$。
- 由于正定矩阵的二阶顺序主子式也大于零,所以$\Delta_2=t - t^2>0$。
- 对不等式$t - t^2>0$进行求解,提取公因式$t$得到$t(1 - t)>0$。
- 令$y=t(1 - t)=-t^2 + t$,这是一个二次函数,二次项系数$-1<0$,函数图象开口向下,且$y = 0$的两根为$t_1 = 0$,$t_2 = 1$。
- 根据二次函数图象性质,不等式$t(1 - t)>0$的解集为$0<t<1$。
- 最后综合两个条件确定$t$的取值范围:
- 要使矩阵$A$为正定矩阵,需同时满足一阶顺序主子式$\Delta_1>0$和二阶顺序主子式$\Delta_2>0$。
- 由$\Delta_1=t>0$和$\Delta_2=t - t^2>0$(即$0<t<1$),取交集可得$0<t<1$。