15.(判断题,2分)设A,B都是n阶方阵,则(AB)^k=A^kB^k(k为正整数).()A. 对B. 错
A. 对
B. 错
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查矩阵乘法的性质,特别是矩阵乘法不满足交换律这一关键点,以及矩阵幂运算的展开方式。
解题核心思路:
矩阵乘法的结合律成立,但交换律不一定成立。因此,$(AB)^k$的展开需要严格按照乘法顺序进行,而$A^k B^k$隐含了$A$和$B$可以交换的前提。若$A$和$B$不可交换,则两者一般不相等。
破题关键点:
通过构造反例(选取不可交换的矩阵$A$和$B$),验证当$k=2$时$(AB)^2 \neq A^2 B^2$,从而说明原命题不成立。
步骤1:分析一般情况
对于任意正整数$k$,若$A$和$B$可交换(即$AB=BA$),则$(AB)^k = A^k B^k$成立。但题目未给出$A$和$B$可交换的条件,因此需考虑一般情况。
步骤2:验证$k=2$的反例
取具体矩阵:
$A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}, \quad B = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}$
计算得:
$AB = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}, \quad BA = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{pmatrix}$
显然$AB \neq BA$,即$A$和$B$不可交换。
进一步计算:
$(AB)^2 = AB \cdot AB = \begin{pmatrix} 5 & 3 \\ 2 & 2 \end{pmatrix}, \quad A^2 B^2 = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 0 & 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 2 & 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 6 & 4 \\ 2 & 2 \end{pmatrix}$
显然$(AB)^2 \neq A^2 B^2$,说明原等式不成立。
结论:当$A$和$B$不可交换时,$(AB)^k \neq A^k B^k$,因此命题错误。