题目
下列关于初等矩阵说法正确的是()A. 所对应的行列式的值等于1B. 相加仍为初等矩阵C. 都可以经过初等变换化为单位矩阵D. 相乘仍为初等矩阵
下列关于初等矩阵说法正确的是()
A. 所对应的行列式的值等于1
B. 相加仍为初等矩阵
C. 都可以经过初等变换化为单位矩阵
D. 相乘仍为初等矩阵
题目解答
答案
C. 都可以经过初等变换化为单位矩阵
解析
初等矩阵是由单位矩阵经过一次初等变换得到的矩阵,其核心性质包括:
- 可逆性:初等矩阵都是可逆的,且其逆矩阵仍为初等矩阵;
- 初等变换的逆操作:通过对应的逆变换可还原为单位矩阵;
- 行列式性质:行列式的值由变换类型决定(如行交换行列式为$-1$,行缩放行列式为缩放因子);
- 乘积性质:多个初等矩阵的乘积对应多次初等变换,但结果不一定是初等矩阵。
关键破题点:
- 选项C的正确性基于初等矩阵可通过逆变换恢复为单位矩阵;
- 选项A、B、D需结合初等矩阵的行列式、加法封闭性、乘法封闭性进行排除。
选项分析
A. 所对应的行列式的值等于1
- 错误。初等矩阵的行列式值由变换类型决定:
- 行交换:行列式为$-1$;
- 行缩放$k$倍:行列式为$k$;
- 行加另一行的倍数:行列式为$1$。
因此,并非所有初等矩阵的行列式都为1。
B. 相加仍为初等矩阵
- 错误。初等矩阵的加法不保持初等性。例如:
$E = \begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix},\quad F = \begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}$
均为初等矩阵,但$E + F = \begin{pmatrix}2&1\\0&2\end{pmatrix}$ 不是初等矩阵。
C. 都可以经过初等变换化为单位矩阵
- 正确。初等矩阵由单位矩阵一次变换得到,通过对应的逆变换即可恢复为单位矩阵。例如:
- 若原变换为“第1行加第2行的$2$倍”,则逆变换为“第1行减第2行的$2$倍”。
D. 相乘仍为初等矩阵
- 错误。初等矩阵的乘积对应多次初等变换,但结果可能需要多次变换才能表示。例如:
$E_1 = \begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}\quad (行交换),\quad E_2 = \begin{pmatrix}1&0\\1&1\end{pmatrix}\quad (行加变换)$
乘积$E_1E_2 = \begin{pmatrix}0&1\\1&1\end{pmatrix}$ 不是初等矩阵。