题目
4.在下列矩阵方程中求矩阵X.-|||-1 2 3 5-|||-(1) =-|||-3 4 5 9-|||-1 2 -3-|||-(2) 2 2 -4 X= 1 -3 0 10 2 7 10 7 8 -|||-2 -1 0-|||-(3)X= 0 1 0 1 0 -1 1 1 1 1 -1 0 -1 X+ { -1 50 3-3 .

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查矩阵方程的求解方法,涉及矩阵乘法、逆矩阵、增广矩阵的行变换以及矩阵方程的解法步骤。
解题核心思路:
- 矩阵方程求解:若方程形如 $AX = B$,则需验证 $A$ 是否可逆,若可逆则 $X = A^{-1}B$;若方程涉及增广矩阵,需通过行变换化为阶梯形求解。
- 逆矩阵应用:若方程涉及逆矩阵,需先求出相关矩阵的逆矩阵,再代入方程求解。
- 分步验证:每一步计算需注意矩阵维度匹配,避免运算错误。
第(1)题
方程形式:$X \cdot A = B$,其中 $A$ 为 $4 \times 5$ 矩阵,$B$ 为 $3 \times 2$ 矩阵。
关键步骤:
- 维度分析:若方程可解,$X$ 应为 $3 \times 4$ 矩阵。
- 解法选择:将方程改写为 $X = B \cdot A^{-1}$,需验证 $A$ 是否可逆(若 $A$ 为方阵且满秩则可逆)。
- 计算逆矩阵:通过行变换或公式计算 $A^{-1}$,再与 $B$ 相乘。
第(2)题
方程形式:增广矩阵 $\left[\begin{matrix} -3 & -4 & 0 \\ \vdots & \vdots & \vdots \end{matrix}\right]$ 对应方程 $AX = B$。
关键步骤:
- 行阶梯形化简:通过初等行变换将增广矩阵化为阶梯形,判断解的情况。
- 自由变量处理:若存在自由变量,需用参数表示通解。
- 特解与通解:结合齐次解与特解写出最终解。
第(3)题
方程形式:$X^+ \cdot C = D$,其中 $X^+$ 为 $X$ 的伪逆矩阵。
关键步骤:
- 伪逆矩阵性质:若 $X$ 为列满秩矩阵,则 $X^+ = (X^T X)^{-1} X^T$。
- 代入方程:将 $X^+$ 表达式代入方程,解出 $X$。
- 验证维度:确保运算后矩阵维度匹配。