1.(4.0分)设A和B为n阶方阵,下列说法正确的是A. AB=BAB. (AB)^T=B^TA^TC. AB=AC,且A≠0,则B=CD. 若AB=0,则A=0或B=0
A. AB=BA
B. $(AB)^{T}=B^{T}A^{T}$
C. AB=AC,且A≠0,则B=C
D. 若AB=0,则A=0或B=0
题目解答
答案
解析
本题考查方阵的运算性质,包括矩阵乘法的交换律、转置运算、消去律以及零矩阵乘法的性质。解题思路是根据矩阵运算的相关定义和性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
矩阵乘法一般不满足交换律,即对于$n$阶方阵$A$和$B$,$AB$不一定等于$BA$。
例如,设$A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}$。
计算$AB$:
$AB=\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0\times0 + 1\times1 & 0\times0 + 1\times0 \\ 0\times0 + 0\times1 & 0\times0 + 0\times0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
计算$BA$:
$BA=\begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0\times0 + 0\times0 & 0\times1 + 0\times0 \\ 1\times0 + 0\times0 & 1\times1 + 0\times0 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$
显然$AB\neq BA$,所以选项A错误。
选项B
根据矩阵转置的性质,对于$n$阶方阵$A$和$B$,有$(AB)^{T}=B^{T}A^{T}$,这是矩阵转置运算的基本性质,所以选项B正确。
选项C
当$AB = AC$且$A\neq 0$时,不能直接得出$B = C$。
例如,设$A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}$,$C = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{pmatrix}$。
计算$AB$:
$AB=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1\times1 + 0\times1 & 1\times1 + 0\times1 \\ 0\times1 + 0\times1 & 0\times1 + 0\times1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
计算$AC$:
$AC=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 2 & 2 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1\times1 + 0\times2 & 1\times1 + 0\times2 \\ 0\times1 + 0\times2 & 0\times1 + 0\times2 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
此时$AB = AC$且$A\neq 0$,但$B\neq C$,所以选项C错误。
选项D
若$AB = 0$,不能得出$A = 0$或$B = 0$。
例如,设$A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$。
计算$AB$:
$AB=\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 1\times0 + 0\times0 & 1\times0 + 0\times1 \\ 0\times0 + 0\times0 & 0\times0 + 0\times1 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$
此时$AB = 0$,但$A\neq 0$且$B\neq 0$,所以选项D错误。