题目
设A是n阶可逆方阵,将A的第i行和第j行对换后得到的矩阵记为B.(1)证明B可逆.(2)求AB-1.
设A是n阶可逆方阵,将A的第i行和第j行对换后得到的矩阵记为B.(1)证明B可逆.(2)求AB-1.
题目解答
答案
证明:(1)令:Eij表示单位阵中的第i行和第j行对换,则由题意B=EijA,而Eij是初等矩阵,是可逆的,又A是可逆的,根据逆矩阵的乘积依然是可逆的,得:B=AEij可逆.(2)∵B=EijA,∴B-1=(EijA)-1=A-1•Eij-1=A-1Eij,(Eij的逆矩阵依然为本身)从而:AB-1=A•A-1Eij=Eij.
解析
考查要点:本题主要考查初等矩阵的性质、矩阵乘积的可逆性以及逆矩阵的运算规则。
解题核心思路:
- 第(1)问:通过构造初等矩阵$E_{ij}$,将矩阵$B$表示为初等矩阵与$A$的乘积,利用初等矩阵可逆且可逆矩阵乘积仍可逆的性质完成证明。
- 第(2)问:根据$B$的表达式推导$B^{-1}$,结合矩阵乘法的结合律,化简$AB^{-1}$,最终利用初等矩阵的对称性($E_{ij}^{-1}=E_{ij}$)得出结果。
破题关键点:
- 初等矩阵的构造:明确对换两行的初等矩阵形式及其逆矩阵的性质。
- 逆矩阵的运算顺序:注意$(E_{ij}A)^{-1}=A^{-1}E_{ij}^{-1}$,避免顺序错误。
第(1)题
证明思路:
- 构造初等矩阵:设$E_{ij}$为将单位矩阵第$i$行与第$j$行对换后的矩阵,则$B=E_{ij}A$。
- 初等矩阵的可逆性:$E_{ij}$是初等矩阵,因此可逆且$E_{ij}^{-1}=E_{ij}$。
- 乘积的可逆性:$A$可逆,$E_{ij}$可逆,故$B=E_{ij}A$可逆。
结论:$B$可逆。
第(2)题
求解步骤:
- 求$B^{-1}$:
由$B=E_{ij}A$,得
$B^{-1}=(E_{ij}A)^{-1}=A^{-1}E_{ij}^{-1}=A^{-1}E_{ij}.$ - 计算$AB^{-1}$:
$AB^{-1}=A \cdot A^{-1}E_{ij}=(AA^{-1})E_{ij}=E_{ij}.$
结论:$AB^{-1}=E_{ij}$。