题目
1.14 证明下列命题1-|||-v(1)若方阵A可逆,则其逆矩阵唯一;-|||-(2)若方阵A可逆,B为同阶方阵,且 =0, 则 =0-|||-(3)若可逆方阵A是对称矩阵,则 -1 亦为对称矩阵;-|||-v (4)对于任意方阵A,证明AA^与与A`A均为对称矩阵-|||-v (5)如果A,B皆为对称矩阵,则AB也为对称矩阵的充要条件是 AB=BA-|||-(6)对于任意矩阵A,证明A`A与AA均为埃尔米特矩阵-|||-(7)A为反埃尔米特矩阵,证明iA及 -iA 均为埃尔米特矩阵.

题目解答
答案

解析
步骤 1:证明逆矩阵唯一性
假设方阵A可逆,存在两个逆矩阵B和C,使得AB=BA=E和AC=CA=E。则有B=BE=B(AC)=(BA)C=EC=C,所以逆矩阵唯一。
步骤 2:证明若AB=0,则B=0
若方阵A可逆,存在逆矩阵A^{-1},则有A^{-1}AB=A^{-1}0,即B=0。
步骤 3:证明若A是对称矩阵,则A^{-1}也是对称矩阵
若A是对称矩阵,即A=A^T,且A可逆,则有(A^{-1})^T=(A^T)^{-1}=A^{-1},所以A^{-1}也是对称矩阵。
步骤 4:证明AA^T与A^T A均为对称矩阵
对于任意方阵A,有(AA^T)^T=(A^T)^T A^T=AA^T,所以AA^T是对称矩阵。同理,(A^T A)^T=A^T (A^T)^T=A^T A,所以A^T A也是对称矩阵。
步骤 5:证明AB为对称矩阵的充要条件是AB=BA
若A,B皆为对称矩阵,即A=A^T,B=B^T,且AB为对称矩阵,则有(AB)^T=B^T A^T=BA=AB,所以AB=BA。反之,若AB=BA,则(AB)^T=B^T A^T=BA=AB,所以AB为对称矩阵。
步骤 6:证明A'A与AA'均为埃尔米特矩阵
对于任意矩阵A,有(A'A)^H=(A^H)^H A^H=A'A,所以A'A是埃尔米特矩阵。同理,(AA')^H=(A')^H A^H=AA',所以AA'也是埃尔米特矩阵。
步骤 7:证明iA及 -iA 均为埃尔米特矩阵
若A为反埃尔米特矩阵,即A^H=-A,则有(iA)^H=iA^H=i(-A)=-iA,所以iA是埃尔米特矩阵。同理,(-iA)^H=-iA^H=-i(-A)=iA,所以-iA也是埃尔米特矩阵。
假设方阵A可逆,存在两个逆矩阵B和C,使得AB=BA=E和AC=CA=E。则有B=BE=B(AC)=(BA)C=EC=C,所以逆矩阵唯一。
步骤 2:证明若AB=0,则B=0
若方阵A可逆,存在逆矩阵A^{-1},则有A^{-1}AB=A^{-1}0,即B=0。
步骤 3:证明若A是对称矩阵,则A^{-1}也是对称矩阵
若A是对称矩阵,即A=A^T,且A可逆,则有(A^{-1})^T=(A^T)^{-1}=A^{-1},所以A^{-1}也是对称矩阵。
步骤 4:证明AA^T与A^T A均为对称矩阵
对于任意方阵A,有(AA^T)^T=(A^T)^T A^T=AA^T,所以AA^T是对称矩阵。同理,(A^T A)^T=A^T (A^T)^T=A^T A,所以A^T A也是对称矩阵。
步骤 5:证明AB为对称矩阵的充要条件是AB=BA
若A,B皆为对称矩阵,即A=A^T,B=B^T,且AB为对称矩阵,则有(AB)^T=B^T A^T=BA=AB,所以AB=BA。反之,若AB=BA,则(AB)^T=B^T A^T=BA=AB,所以AB为对称矩阵。
步骤 6:证明A'A与AA'均为埃尔米特矩阵
对于任意矩阵A,有(A'A)^H=(A^H)^H A^H=A'A,所以A'A是埃尔米特矩阵。同理,(AA')^H=(A')^H A^H=AA',所以AA'也是埃尔米特矩阵。
步骤 7:证明iA及 -iA 均为埃尔米特矩阵
若A为反埃尔米特矩阵,即A^H=-A,则有(iA)^H=iA^H=i(-A)=-iA,所以iA是埃尔米特矩阵。同理,(-iA)^H=-iA^H=-i(-A)=iA,所以-iA也是埃尔米特矩阵。