题目
已知A,B均为n阶矩阵,且A≠0,AB=0,下列结论必然正确的是()A. B=0B. (A+B)^2=A^2+B^2C. (A+B)^2=A^2+BA+B^2D. (A+B)^2=A^2+2BA+B^2
已知A,B均为n阶矩阵,且A≠0,AB=0,下列结论必然正确的是()
A. B=0
B. $(A+B)^{2}=A^{2}+B^{2}$
C. $(A+B)^{2}=A^{2}+BA+B^{2}$
D. $(A+B)^{2}=A^{2}+2BA+B^{2}$
题目解答
答案
C. $(A+B)^{2}=A^{2}+BA+B^{2}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵乘法的性质,特别是非交换性对平方展开的影响,以及如何利用已知条件$AB=0$简化表达式。
解题核心思路:
- 矩阵乘法不满足交换律,即$AB \neq BA$,因此展开$(A+B)^2$时需严格按顺序计算。
- 利用已知条件$AB=0$,排除无关项,验证各选项的正确性。
- 关键点在于正确展开平方项并分析中间项的存在性。
破题关键:
- 明确$(A+B)^2$的展开形式为$A^2 + AB + BA + B^2$,而非普通代数中的$A^2 + 2AB + B^2$。
- 结合$AB=0$,判断各选项中是否遗漏或错误添加项。
选项分析
选项A:$B=0$
错误。虽然$AB=0$,但$A \neq 0$时,$B$只需满足其列向量属于$A$的零空间即可,$B$可以非零。例如:
$A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 0\end{pmatrix}, \quad B = \begin{pmatrix}0 & 0 \\ 1 & 1\end{pmatrix} \quad \Rightarrow \quad AB = 0.$
选项B:$(A+B)^2 = A^2 + B^2$
错误。矩阵平方展开应为:
$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2.$
由于$AB=0$,但$BA$不一定为零,因此中间缺少$BA$项,等式不成立。
选项C:$(A+B)^2 = A^2 + BA + B^2$
正确。根据展开式:
$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2.$
代入$AB=0$,得:
$(A+B)^2 = A^2 + BA + B^2.$
与选项C完全一致。
选项D:$(A+B)^2 = A^2 + 2BA + B^2$
错误。展开式中$AB$和$BA$是独立项,$AB=0$后仅保留$BA$,而非$2BA$,因此等式不成立。