题目
对任意n阶方阵A B,总有( )A (A+2E)(A-2E)=(A)^2-4EB(A+2E)(A-2E)=(A)^2-4EC (A+2E)(A-2E)=(A)^2-4E D (A+2E)(A-2E)=(A)^2-4E
对任意n阶方阵A B,总有( )
A 
B
C
D 
题目解答
答案
A. $(A+2E)(A-2E)={A}^{2}-4E$
解析
本题考查矩阵运算的基本性质,重点在于识别不同矩阵运算中的特殊规律。解题核心在于:
- 矩阵乘法不满足交换律,即一般情况下 $AB \neq BA$;
- 平方差公式在矩阵中的适用性;
- 矩阵转置的运算规则。
关键点在于逐项验证选项是否对任意矩阵 $A,B$ 成立,需特别注意展开过程中的运算顺序和可能的反例。
选项A:$(A+2E)(A-2E)=A^2-4E$
- 展开左边:
$(A+2E)(A-2E) = A \cdot A - A \cdot 2E + 2E \cdot A - 2E \cdot 2E$- $A \cdot 2E = 2A$,$2E \cdot A = 2A$(单位矩阵与标量乘法性质)
- $2E \cdot 2E = 4E$
- 代入后得:$A^2 - 2A + 2A - 4E = A^2 - 4E$,与右边相等。
- 结论:成立。
选项B:$(A+B)^2 = A^2 + B^2 + 2AB$
- 展开左边:
$(A+B)^2 = A^2 + AB + BA + B^2$- 若 $AB \neq BA$,则 $AB + BA \neq 2AB$。
- 反例:取 $A = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 0 & 0\end{pmatrix}$,$B = E$,验证可得左边不等于右边。
- 结论:不成立。
选项C:$(AB)^2 = A^2B^2$
- 展开左边:
$(AB)^2 = AB \cdot AB = ABAB$- 右边为 $A^2B^2 = A \cdot A \cdot B \cdot B$。
- 若 $AB \neq BA$,一般情况下 $ABAB \neq A^2B^2$。
- 反例:取 $A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 2\end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix}2 & 0 \\ 0 & 1\end{pmatrix}$,验证可得左边不等于右边。
- 结论:不成立。
选项D:$(AB)^T = A^T B^T$
- 正确转置公式:
$(AB)^T = B^T A^T$- 选项中顺序错误,应为 $B^T A^T$。
- 结论:不成立。