关于矩阵的乘法的运算规律,下列不正确的是()。(假设运算都是可行的) (1) (AB)C=A(BC) (2) lambda (AB)=(lambda A)B=A(lambda B) (其中λ为数)(3)A(B+C) =AB+AC(4)ABC=ACB A(1)B(3)C(4)D(2)
关于矩阵的乘法的运算规律,下列不正确的是()。(假设运算都是可行的)
(1) (AB)C=A(BC)
(2) 
(3)A(B+C) =AB+AC
(4)ABC=ACB
A(1)
B(3)
C(4)
D(2)
题目解答
答案
答案 C
(1),(AB)C表示先计算矩阵A与矩阵B的乘积AB,然后再与矩阵C相乘;A(BC)表示先计算矩阵B与矩阵C的乘积BC,然后再与矩阵A相乘。矩阵乘法满足结合律,所以(AB)C = A(BC),(1)正确。
(2),λ(AB)表示数λ与矩阵AB相乘;(λA)B表示先将矩阵A与数λ相乘得到λA,然后再与矩阵B相乘;A(λB)表示先将矩阵B与数λ相乘得到λB,然后再与矩阵A相乘。数乘矩阵满足结合律,所以λ(AB) = (λA)B = A(λB),(2)正确。
(3),A(B + C)表示矩阵A与矩阵B、C的和相乘,根据矩阵乘法的分配律,可得A(B + C) = AB + AC,(3)正确。
(4),一般来说,矩阵乘法不满足交换律,即ABC不一定等于ACB,(4)不正确。
答案选择 C。
解析
矩阵乘法的运算规律是线性代数中的核心知识点,本题重点考查对矩阵乘法性质的理解。需要明确以下几点:
- 结合律:矩阵乘法满足结合律,即$(AB)C = A(BC)$;
- 数乘结合律:数乘与矩阵乘法满足结合律,即$\lambda(AB) = (\lambda A)B = A(\lambda B)$;
- 分配律:矩阵乘法对加法满足分配律,即$A(B + C) = AB + AC$;
- 交换律:矩阵乘法一般不满足交换律,即$AB \neq BA$,因此推论$ABC = ACB$通常不成立。
破题关键在于识别选项中违反矩阵乘法基本性质的描述。
选项分析
(1)$(AB)C = A(BC)$
结合律是矩阵乘法的基本性质,无论先计算前两个矩阵还是后两个矩阵,结果均相同。因此(1)正确。
(2)$\lambda(AB) = (\lambda A)B = A(\lambda B)$
数乘与矩阵乘法满足结合律,数$\lambda$可以分配到任意一个矩阵上。例如:
$\lambda(AB) = (\lambda A)B$(先数乘$A$,再乘$B$)
或$\lambda(AB) = A(\lambda B)$(先数乘$B$,再乘$A$)。因此(2)正确。
(3)$A(B + C) = AB + AC$
分配律是矩阵乘法对加法的基本性质,展开后等式成立。因此(3)正确。
(4)$ABC = ACB$
矩阵乘法不满足交换律,即$AB \neq BA$。同理,三个矩阵相乘时,改变顺序可能导致结果不同。例如:
若$A = \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 2\end{pmatrix}$,$B = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 1 & 0\end{pmatrix}$,$C = \begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & 1\end{pmatrix}$,
则$ABC = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 2 & 0\end{pmatrix}$,而$ACB = \begin{pmatrix}0 & 1 \\ 1 & 0\end{pmatrix}$,显然不等。因此(4)不正确。