题目
设 overrightarrow(alpha) = ((1)/(2) ), A = ( (1)/(sqrt(2)) & -(1)/(sqrt(2)) (1)/(sqrt(2)) & (1)/(sqrt(2)) 的长度为 ().A. sqrt(5)B. sqrt(3)C. 1D. sqrt(2)
设 $\overrightarrow{\alpha} = \left(\frac{1}{2} \right)$, $A = \left(\begin{array}{cc} \frac{1}{\sqrt{2}} & -\frac{1}{\sqrt{2}} \\ \frac{1}{\sqrt{2}} & \frac{1}{\sqrt{2}} \end{array} \right)$, 则向量 $\overrightarrow{\beta} = A\overrightarrow{\alpha}$ 的长度为 ().
A. $\sqrt{5}$
B. $\sqrt{3}$
C. $1$
D. $\sqrt{2}$
题目解答
答案
A. $\sqrt{5}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵与向量的乘法运算,以及向量长度的计算。同时,若能识别矩阵的正交性,可快速利用正交矩阵的性质简化计算。
解题核心思路:
- 直接计算法:先进行矩阵与向量的乘法,得到结果向量,再计算其模长。
- 正交矩阵性质:若矩阵$A$是正交矩阵,则$A\overrightarrow{\alpha}$的长度等于$\overrightarrow{\alpha}$的长度,可直接计算$\overrightarrow{\alpha}$的模长。
破题关键点:
- 验证矩阵$A$是否为正交矩阵:若满足$A^TA = I$,则$A$是正交矩阵,可直接应用性质。
- 向量长度的计算公式:$\|\overrightarrow{\beta}\| = \sqrt{b_1^2 + b_2^2}$。
步骤1:验证矩阵$A$的正交性
计算$A^TA$:
$A^T = \begin{pmatrix} \frac{1}{\sqrt{2}} & \frac{1}{\sqrt{2}} \\ -\frac{1}{\sqrt{2}} & \frac{1}{\sqrt{2}} \end{pmatrix}, \quad A^TA = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} = I$
因此,$A$是正交矩阵。
步骤2:利用正交矩阵性质
正交矩阵作用下向量长度不变,故:
$\|\overrightarrow{\beta}\| = \|A\overrightarrow{\alpha}\| = \|\overrightarrow{\alpha}\|$
计算$\overrightarrow{\alpha} = (1, 2)$的长度:
$\|\overrightarrow{\alpha}\| = \sqrt{1^2 + 2^2} = \sqrt{5}$