7.求下列矩阵的逆.-|||-1 2-|||-(1) ;-|||-2 5-|||-(2) (} 1& 2& -1 3& 4& -2 5& -4& 1 ) .

题目解答
答案

解析
矩阵求逆是线性代数中的基础操作,主要考查对行列式计算、伴随矩阵或初等行变换方法的掌握。
- 2×2矩阵:直接使用公式法,计算行列式后套用标准形式。
- 3×3矩阵:通常通过增广矩阵法(行变换)或伴随矩阵法求解,需注意计算过程中的符号和步骤。
第(1)题
矩阵:
$A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 5 \end{pmatrix}$
计算行列式
$\det(A) = (1)(5) - (2)(2) = 1$
代入逆矩阵公式
$A^{-1} = \frac{1}{\det(A)} \begin{pmatrix} 5 & -2 \\ -2 & 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 & -2 \\ -2 & 1 \end{pmatrix}$
第(2)题
矩阵:
$B = \begin{pmatrix} 1 & 2 & -1 \\ 3 & 4 & -2 \\ 5 & -4 & 1 \end{pmatrix}$
构造增广矩阵并行变换
通过行变换将增广矩阵 $[B|I]$ 转化为 $[I|B^{-1}]$,关键步骤如下:
- 消去第一列下方元素:
- 第二行:$R2 = R2 - 3R1$
- 第三行:$R3 = R3 - 5R1$
- 消去第二列下方元素:
- 第三行:$R3 = R3 + 2R2$
- 归一化第三列:
- 第三行:$R3 = \frac{1}{3}R3$
- 回代消去上方元素:
- 第二行:$R2 = R2 + \frac{1}{2}R3$
- 第一行:$R1 = R1 + R3$
最终得到逆矩阵:
$B^{-1} = \begin{pmatrix} -2 & 1 & 0 \\ -\dfrac{13}{2} & 3 & -\dfrac{1}{2} \\ -16 & 7 & -1 \end{pmatrix}$
第(3)题
矩阵:
$C = \begin{pmatrix} 1 & 1 & -1 \\ 2 & 1 & 0 \\ 1 & -1 & 0 \end{pmatrix}$
构造增广矩阵并行变换
关键步骤如下:
- 消去第一列下方元素:
- 第二行:$R2 = R2 - 2R1$
- 第三行:$R3 = R3 - R1$
- 消去第二列下方元素:
- 第三行:$R3 = R3 + 2R2$
- 归一化第三列:
- 第三行:$R3 = \frac{1}{3}R3$
- 回代消去上方元素:
- 第二行:$R2 = R2 - \dfrac{2}{3}R3$
- 第一行:$R1 = R1 + R3$
最终得到逆矩阵:
$C^{-1} = \begin{pmatrix} 0 & \dfrac{1}{3} & \dfrac{1}{3} \\ 0 & 1 & -\dfrac{2}{3} \\ -1 & \dfrac{1}{3} & -\dfrac{2}{3} \end{pmatrix}$