题目
设A是m×n矩阵,B是n×m矩阵,E是m阶的单位矩阵,若AB=E,则( )A. 秩r(A)=m,秩r(B)=m.B. 秩r(A)=m,秩r(B)=n.C. 秩r(A)=n,秩r(B)=m.D. 秩r(A)=n,秩r(B)=n.
设A是m×n矩阵,B是n×m矩阵,E是m阶的单位矩阵,若AB=E,则( )
A. 秩r(A)=m,秩r(B)=m.
B. 秩r(A)=m,秩r(B)=n.
C. 秩r(A)=n,秩r(B)=m.
D. 秩r(A)=n,秩r(B)=n.
题目解答
答案
A. 秩r(A)=m,秩r(B)=m.
解析
考查要点:本题主要考查矩阵乘法的秩性质及逆矩阵的相关结论。
解题核心思路:
- 利用矩阵乘积的秩性质:若 $AB=E$,则 $r(AB)=m$(因 $E$ 是 $m$ 阶单位矩阵)。
- 秩的限制条件:$r(AB) \leq \min\{r(A), r(B)\}$,因此 $r(A) \geq m$ 且 $r(B) \geq m$。
- 矩阵的逆与秩的关系:若 $A$ 有左逆(如本题中 $B$ 是左逆),则 $r(A)=m$;同理,若 $B$ 有右逆,则 $r(B)=m$。
破题关键点:
- 左逆的存在性:$AB=E$ 说明 $A$ 是列满秩矩阵($r(A)=m$),$B$ 是行满秩矩阵($r(B)=m$)。
- 排除干扰项:选项中若秩超过矩阵维度或不符合逆矩阵性质的可直接排除。
关键步骤分析:
-
矩阵乘积的秩:
由 $AB=E$,得 $r(AB)=m$。根据秩的性质 $r(AB) \leq \min\{r(A), r(B)\}$,可知 $r(A) \geq m$ 且 $r(B) \geq m$。 -
矩阵的维度限制:
- $A$ 是 $m \times n$ 矩阵,其秩最大为 $\min\{m,n\}$。
- $B$ 是 $n \times m$ 矩阵,其秩最大为 $\min\{n,m\}$。
-
逆矩阵的性质:
- 若 $A$ 存在左逆 $B$(即 $BA=E$),则 $A$ 的列向量组线性无关,故 $r(A)=m$。
- 若 $B$ 存在右逆 $A$(即 $AB=E$),则 $B$ 的行向量组线性无关,故 $r(B)=m$。
选项验证:
- 选项A:$r(A)=m$,$r(B)=m$,符合上述结论。
- 选项B:$r(B)=n$,但 $B$ 是 $n \times m$ 矩阵,若 $m < n$,则 $r(B) \leq m$,矛盾。
- 选项C/D:$r(A)=n$ 或 $r(B)=n$,若 $m < n$,则 $r(A) \leq m$,矛盾。