题目
设 A, B 均为 n 阶方阵,且 A(B-2E)=O,则必有() A |A|=0 或 |B|=2 B |A|=0 或 |B-2E|=0 C A=O 或 B=2E D 2A=BA
设 $A, B$ 均为 $n$ 阶方阵,且 $A(B-2E)=O$,则必有()
A $|A|=0$ 或 $|B|=2$
B $|A|=0$ 或 $|B-2E|=0$
C $A=O$ 或 $B=2E$
D $2A=BA$
题目解答
答案
为了解决这个问题,我们需要分析给定的方程 $A(B-2E)=0$,其中 $A$ 和 $B$ 是 $n$ 阶方阵,$E$ 是单位矩阵。让我们一步步地进行分析。
1. **理解方程**:
方程 $A(B-2E)=0$ 意味着矩阵 $A$ 与矩阵 $B-2E$ 的乘积是零矩阵。在矩阵代数中,如果两个矩阵的乘积是零矩阵,那么至少有一个矩阵是奇异的(即,其行列式为零)或其中一个矩阵是零矩阵。
2. **分析选项**:
- **选项A**:$|A|=0$ 或 $|B|=2$
- 这个选项不正确,因为 $|B|=2$ 并不一定意味着 $|B-2E|=0$。例如,如果 $B = \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$,那么 $|B| = 2$ 但是 $|B-2E| = \left| \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & -1 \end{pmatrix} \right| = 0$,但 $B \neq 2E$。
- **选项B**:$|A|=0$ 或 $|B-2E|=0$
- 这个选项是正确的,因为如果 $A(B-2E)=0$,那么 $A$ 或 $B-2E$ 中至少有一个矩阵是奇异的,即 $|A|=0$ 或 $|B-2E|=0$。
- **选项C**:$A=0$ 或 $B=2E$
- 这个选项不正确,因为 $A(B-2E)=0$ 并不意味着 $A$ 必须是零矩阵或 $B$ 必须是 $2E$。例如,如果 $A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$ 和 $B = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 0 & 2 \end{pmatrix}$,那么 $B-2E = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$ 并且 $A(B-2E) = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = 0$,但 $A \neq 0$ 和 $B \neq 2E$。
- **选项D**:$2A=BA$
- 这个选项是正确的,因为从 $A(B-2E)=0$,我们可以重写为 $AB-2A=0$,这简化为 $AB=2A$ 或 $BA=2A$(因为矩阵乘法不一定可交换,但在这个上下文中,方程 $AB=2A$ 意味着 $BA=2A$)。
由于选项B和D都是正确的,但问题要求一个答案,我们首先考虑更一般和直接的条件。选项B是关于矩阵的行列式,这是线性代数中一个基本的性质,而选项D是关于矩阵的乘法,这在给定的方程中直接推导出来。然而,问题可能打算有一个单一的确定性答案,考虑到问题的背景和选项的性质,最直接和一般正确的答案是:
$\boxed{B}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵乘法的性质及行列式的应用,特别是矩阵乘积为零时的条件分析。
解题核心思路:
当两个方阵的乘积为零矩阵时,至少有一个矩阵的行列式为零。利用这一性质,结合题目中的方程 $A(B-2E)=O$,可以推导出 $|A|=0$ 或 $|B-2E|=0$。
破题关键点:
- 行列式的性质:若 $AB=O$,则 $|A|=0$ 或 $|B|=0$。
- 方程变形:将原方程 $A(B-2E)=O$ 转化为行列式关系,直接应用上述性质即可。
分析方程 $A(B-2E)=O$:
根据矩阵乘法的性质,若两个方阵的乘积为零矩阵,则至少有一个矩阵的行列式为零。因此:
$|A(B-2E)| = |A| \cdot |B-2E| = 0$
由此可得:
$|A|=0 \quad \text{或} \quad |B-2E|=0$
选项分析:
- 选项B:$|A|=0$ 或 $|B-2E|=0$,直接由上述推导得出,正确。
- 选项D:$2A=BA$,虽然从 $AB=2A$ 可以推导出,但矩阵乘法不满足交换律,$BA$ 不一定等于 $2A$,因此不一定成立。
- 选项A、C:均存在反例,无法保证结论成立。