题目
设n阶方阵A,如果与所有的n阶方阵B都可以交换,即AB=BA,那么A必定是()A. 可逆矩阵B. 数量矩阵C. 对称矩阵D. 反对称矩阵
设n阶方阵A,如果与所有的n阶方阵B都可以交换,即AB=BA,那么A必定是()
A. 可逆矩阵
B. 数量矩阵
C. 对称矩阵
D. 反对称矩阵
题目解答
答案
B. 数量矩阵
解析
步骤 1:定义和性质
首先,我们需要理解题目中的条件,即矩阵A与所有n阶方阵B都可以交换,即AB=BA。这意味着矩阵A与任何矩阵B的乘法结果与顺序无关。
步骤 2:考虑特殊矩阵
考虑一个特殊的n阶方阵B,其元素在第i行第j列处为1,其余元素为0。这样的矩阵B可以用来提取矩阵A的第i行第j列的元素。如果AB=BA,那么矩阵A的第i行第j列的元素必须等于第j行第i列的元素,即A的元素必须满足对称性。
步骤 3:进一步分析
然而,对称性并不足以保证A与所有矩阵B都可交换。我们需要进一步分析。考虑矩阵B为单位矩阵E加上一个元素为1的矩阵,这个矩阵只有一个非零元素。如果AB=BA,那么A的非对角线元素必须为0,即A必须是一个数量矩阵,即A=kE,其中k为常数,E为单位矩阵。
首先,我们需要理解题目中的条件,即矩阵A与所有n阶方阵B都可以交换,即AB=BA。这意味着矩阵A与任何矩阵B的乘法结果与顺序无关。
步骤 2:考虑特殊矩阵
考虑一个特殊的n阶方阵B,其元素在第i行第j列处为1,其余元素为0。这样的矩阵B可以用来提取矩阵A的第i行第j列的元素。如果AB=BA,那么矩阵A的第i行第j列的元素必须等于第j行第i列的元素,即A的元素必须满足对称性。
步骤 3:进一步分析
然而,对称性并不足以保证A与所有矩阵B都可交换。我们需要进一步分析。考虑矩阵B为单位矩阵E加上一个元素为1的矩阵,这个矩阵只有一个非零元素。如果AB=BA,那么A的非对角线元素必须为0,即A必须是一个数量矩阵,即A=kE,其中k为常数,E为单位矩阵。