题目
(1)设A是任意n阶方阵,证明:-|||-1) +(A)^T 是对称矩阵, -(A)^T 是反对称矩阵;-|||-2)A可表示为对称矩阵和反对称矩阵之和.

题目解答
答案

解析
步骤 1:证明 $A+{A}^{T}$ 是对称矩阵
对任意矩阵 $A$,其转置矩阵 ${A}^{T}$ 的定义是将 $A$ 的行和列互换。因此,对于矩阵 $A+{A}^{T}$,我们有:
$${(A+{A}^{T})}^{T}={A}^{T}+{({A}^{T})}^{T}$$
由于转置的转置等于原矩阵,即 ${({A}^{T})}^{T}=A$,所以:
$${(A+{A}^{T})}^{T}={A}^{T}+A=A+{A}^{T}$$
因此,$A+{A}^{T}$ 是对称矩阵。
步骤 2:证明 $A-{A}^{T}$ 是反对称矩阵
对于矩阵 $A-{A}^{T}$,我们有:
$${(A-{A}^{T})}^{T}={A}^{T}-{({A}^{T})}^{T}$$
同样地,由于 ${({A}^{T})}^{T}=A$,所以:
$${(A-{A}^{T})}^{T}={A}^{T}-A=-(A-{A}^{T})$$
因此,$A-{A}^{T}$ 是反对称矩阵。
步骤 3:证明 A 可表示为对称矩阵和反对称矩阵之和
根据步骤 1 和步骤 2,我们有:
$$A=\dfrac {(A+{A}^{T})+(A-{A}^{T})}{2}$$
将上式展开,得到:
$$A=\dfrac {(A+{A}^{T})}{2}+\dfrac {(A-{A}^{T})}{2}$$
其中,$\dfrac {(A+{A}^{T})}{2}$ 是对称矩阵,$\dfrac {(A-{A}^{T})}{2}$ 是反对称矩阵。因此,A 可表示为对称矩阵和反对称矩阵之和。
对任意矩阵 $A$,其转置矩阵 ${A}^{T}$ 的定义是将 $A$ 的行和列互换。因此,对于矩阵 $A+{A}^{T}$,我们有:
$${(A+{A}^{T})}^{T}={A}^{T}+{({A}^{T})}^{T}$$
由于转置的转置等于原矩阵,即 ${({A}^{T})}^{T}=A$,所以:
$${(A+{A}^{T})}^{T}={A}^{T}+A=A+{A}^{T}$$
因此,$A+{A}^{T}$ 是对称矩阵。
步骤 2:证明 $A-{A}^{T}$ 是反对称矩阵
对于矩阵 $A-{A}^{T}$,我们有:
$${(A-{A}^{T})}^{T}={A}^{T}-{({A}^{T})}^{T}$$
同样地,由于 ${({A}^{T})}^{T}=A$,所以:
$${(A-{A}^{T})}^{T}={A}^{T}-A=-(A-{A}^{T})$$
因此,$A-{A}^{T}$ 是反对称矩阵。
步骤 3:证明 A 可表示为对称矩阵和反对称矩阵之和
根据步骤 1 和步骤 2,我们有:
$$A=\dfrac {(A+{A}^{T})+(A-{A}^{T})}{2}$$
将上式展开,得到:
$$A=\dfrac {(A+{A}^{T})}{2}+\dfrac {(A-{A}^{T})}{2}$$
其中,$\dfrac {(A+{A}^{T})}{2}$ 是对称矩阵,$\dfrac {(A-{A}^{T})}{2}$ 是反对称矩阵。因此,A 可表示为对称矩阵和反对称矩阵之和。