设A,B都是n阶矩阵,且A,B都可逆,则下列说法错误的是()A. A+B也可逆B. AB也可逆C. B^-1也可逆D. A^-1B^-1也可逆
A. $A+B$也可逆
B. $AB$也可逆
C. $B^{-1}$也可逆
D. $A^{-1}B^{-1}$也可逆
题目解答
答案
解析
本题考查矩阵可逆的性质及相关运算。解题的关键在于依据矩阵可逆的定义和性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
矩阵可逆的定义是:对于一个$n$阶矩阵$M$,若存在$n$阶矩阵$N$,使得$MN = NM = E$($E$为$n$阶单位矩阵),则称矩阵$M$可逆。
仅知道$A$和$B$都可逆,并不能直接得出$A + B$可逆。我们可以通过举反例来证明,设$A = E$,$B = -E$,其中$E$为$n$阶单位矩阵。
因为$AE = EA = E$,$B(-E)=(-E)B = E$,所以$A$和$B$都可逆。
而$A + B = E + (-E)=0$($0$为$n$阶零矩阵),对于零矩阵$0$,不存在矩阵$C$使得$0C = C0 = E$,所以$A + B$不可逆,该选项错误。
选项B
已知$A$和$B$都可逆,则存在$A^{-1}$和$B^{-1}$,使得$AA^{-1}=A^{-1}A = E$,$BB^{-1}=B^{-1}B = E$。
计算$(AB)(B^{-1}A^{-1})$:
根据矩阵乘法的结合律$(AB)(B^{-1}A^{-1})=A(BB^{-1})A^{-1}$,因为$BB^{-1}=E$,所以$A(BB^{-1})A^{-1}=AEA^{-1}$,又因为$AE = A$,所以$AEA^{-1}=AA^{-1}=E$。
同理$(B^{-1}A^{-1})(AB)=B^{-1}(A^{-1}A)B = B^{-1}EB = B^{-1}B = E$。
由可逆矩阵的定义可知,$AB$可逆,且$(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}$,该选项正确。
选项C
因为$B$可逆,所以存在$B^{-1}$使得$BB^{-1}=B^{-1}B = E$。
这表明$B^{-1}$也满足可逆矩阵的定义,即$B^{-1}$可逆,且$(B^{-1})^{-1}=B$,该选项正确。
选项D
由选项B可知$AB$可逆,且$(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}$。
又因为$A^{-1}B^{-1}=(BA)^{-1}$,而$BA$也可逆(同理可证$(BA)(A^{-1}B^{-1})=(A^{-1}B^{-1})(BA)=E$),所以$A^{-1}B^{-1}$可逆,该选项正确。