人大版线性代数课后习题答案

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= ,
比较对应元素,得
, 。
又 , ,所以
, ,
即A为对角矩阵。
2、证明:对任意 矩阵A, 和 均为对称矩阵.
证明:( )T=(AT)TAT=AAT,
所以, 为对称矩阵。
( )T=AT(AT)T=ATA,
所以, 为对称矩阵。
3、证明:如果A是实数域上的一个对称矩阵,且满足 ,则A=O.
证明:设
A= ,
故 = = 。
10、证明:n阶行列式
(1) ;
(2) .
证明:(1)令所给的矩阵为Dn,并按第一列展开得

所以 = =
=…= = 。
(2)令所给的行列式为Dn,并按第一列分成两个行列式相加,然后对第一个行列式从第一列开始,每列乘-b后往下一列加,即得
Dn= +
= +bDn-1= =
=…= = 。
11、证明:n阶行列式
的第 行第 列为 。
12、设 ,对于 阶矩阵 ,定义
其中 为 阶单位矩阵。
(1)如果 , ,求 ;
解:依定义得:

(2)如果 , ,求 .
解:依定义得:
= - + = 。
13、写出下列图 的邻接矩阵,并分别计算各邻接矩阵的平方。
解:(1)设邻接矩阵为A,则
A= ,A2= 。
(2)设邻接矩阵为A,则
A= ,A2= 。
0.2
0.35
0.011
0.05
0.12
0.5
试利用矩阵乘法计算:
(1)经该港口出口到3个地区的货物价值、重量、体积分别各为多少?
(2)经该港口出口的货物总价值、总重量、总体积为多少?
解:(1) =
其中第一、二、三列分别表示北美、欧洲、非洲;
第一、二、三行分别表示价值、重量、体积。
(2) =
其中第一、二、三行分别表示总价值、总重量、总体积。
(1) ;
(2) .
证明:(1)令 , ,则有
,xy=1。
而且由于 ,故 ,从而由第十题的结果直接得
Dn= = 。
(2)令所给的矩阵为Dn,按第一列展开,并应用(1)的结果,得
Dn=
- = -
= = 。
12、设A是n阶矩阵 ,求证: 。
证明:由 的定义可知, ,两边取行列式,得

下面进行讨论。1)若detA0,则由上式立即就有 。
又 ,

由可交换条件AX=XA,可得b=0, (其中 为任意常数),
即 。
(2)显然与A可交换的矩阵必为三阶方阵,设为X,并令 ,
又 ,

由可交换条件XA=AX,可得d=0,g=0,h=0,c=0,a=e=i,b=f,(其中a,e,i,b,f均为任意常数),
即 。
9、设矩阵 与矩阵 均可交换,求证: 与 也可交换,且 。
= =12。
(8)最后一列乘以-1后,加到第一列,并按最后一行展开,得
= = = =-192。
17、解方程
(1) ;(2) 。
解:(1) = = =1。
即解方程 ,因此x=3或-1。
(2) =(x+2)(x-1)=0。
所以方程的解为:x=1或-2。
18、设3阶行列式 ,计算下列行列式:
(1) ;(2) 。
=
= =0。
所以x=1,2,…,n-1。
(2)将所给的行列式的最后一列分别乘以 加到第n,n-1,…,1列,得
(3) ,
其经济意义表示三个炼油厂在1997年和1998年两年各种油品的平均产量。
4、计算下列矩阵的乘积
(1) ;(2) ;
(3) ;(4) ;
(5) ;(6) ;
(7) 。
解:(1) 。
(2) 。
(3) 。
(4) 。
(5) 。
(6) 。
(7) 。
5、如图,考虑边长为2的正方形 :设其顶点和各边中点的坐标分别为
(1)
(2)
(3)
(4) 。
证明:(1)因为A,B为 阶矩阵,所以A+B也为n阶矩阵,并设A+B=
根据矩阵加法的定义,可知: ,所以 因此, = + ,即 。
(2)因为A为 阶矩阵,所以kA也为n阶矩阵,并设kA= 。
根据矩阵加法的定义,可知: ,所以 。
因此, = = ,即 。
(3)令AT=
根据矩阵转置的定义可知, ,
= = =6123000。
(4)从第二行提取2之后,跟第一行互换,得
= = =8。
(5)把第二、三、四行均加到第一行,并在第一行中提取8,得
= = = =512。
(6)把第二、三、四行均加到第一行,并在第一行中提取10,得
= = = =160。
(7)这是一个第二行元素为1、2、3、4的范得蒙行列式,因此
6、设A、B均为n阶可逆矩阵,则下列各式中有哪些一定成立?为什么?
(1) ;(2) ;
(3) (k为正整数);(4) (k为正整数);
(5) ;(6) ;
(7) ;(8) 。
答:一定成立的有(1),(3),(4),(5),(7)。
7、已知 ,令 ,求 (n为正整数).
解:因为 =
= ,
其中 = =3,

再证n=k+1时也成立。

(3) = ,可用数学归纳法证明之。
(4)
当n=1时,值为原矩阵;
当n=2时, ;
Hale Waihona Puke 当n=3时, ;当 时, 。
(5) = ;
(6) ,
由直接计算可知A2=4E。
由此进一步得知:
11、设 为 阶矩阵。试分别求 , 与 的第 行第 列。
解: 的第 行第 列为 ,
的第 行第 列为 ,
所以 = = 。
8、计算行列式
解:用D表示所给的行列式,把D分成两个行列式相加:
D= +
将右边第一个行列式的第一列加到第二、第四列,用-1乘第一列后加到第三列;将第二个行列式变成三阶行列式后再拆成两个三阶行列式相加,
D= - -
= 。
9、设A为m阶方阵,B为n阶方阵,且 , 。如果

求detC.
解:把C通过mn次的相邻换行之后,即可把C化为C1,且
|A|= = = =-|A|
(因为n为奇数,且|AT|=|A|),故得|A|=0。
5、设A、B、C均为n阶矩阵,且满足ABC=E,则下列各式中哪些必定成立,理由是什么?
(1)BCA=E;(2)BAC=E;(3)ACB=E;
(4)CBA=E;(5)CAB=E。
答:第(1),(5)必定成立。因为ABC=E,说明BC是A的逆矩阵,AB是C的逆矩阵,则(1),(5)必定成立。但是由于可能有 , ,所以其他的不一定成立。
7、设A,B均为 阶对称矩阵,试判定下列结论是否正确,并说明理由。
(1) 为对称矩阵;
(2) 为对称矩阵( 为任意常数);
(3) 为对称矩阵。
证明:令n阶对称矩阵A= ,其中 ,i=1,2,…,n,j=1,2,…,n;
n阶对称矩阵A= ,其中 ,i=1,2,…,n,j=1,2,…,n;
(1)正确。
显然A+B= ,又 , ,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,n;
显然,当n=1时,原行列式的值为 。
当n=2时,
= = 。
当 时,将第2行到第n行的元素减去第一行相应的元素,得到
= 。
然后,将各行的公因子提出得
= =0(因为有两行的元素是相等的)。
所以,综合有:当n=1时,原式= ,
当n=2时, 原式= ,
当n 3时,原式=0。
(3)设所给的行列式为D,从最后一列依次往前一列加,得
又 ,
所以 = ,
即: 。
(4)令AB=C= ,AB=D= ,
其中 ,

显然,当 时, ,
于是 ,即 。
16、计算下列行列式
(1) ;(2) ;
(3) ;(4) ;
(5) ;(6) ;
(7) ;(8) 。
解:(1) = =1。
(2) = = =12。
(3)第一列乘-1加到第二列,并从第二列提取1000,得
其中, 均为实数,而且 。
由于 ,故
A2=AAT= =0。
取A2的主对角线上的元素有
,(i=1,2,…,n)
因为, 均为实数,故所有 =0,因此A=O。
4、证明:如果A是奇数阶的反对称矩阵,则detA=0.
证明:设
A=
为奇数阶反对称矩阵,即n为奇数,且
=- ,i,j=1,2,…,n,
从|A|中每行提出-1,得
所以 = ,
即A+B为对称矩阵。
(2)正确。
显然kA= ,又 ,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,n;
所以 = ,
即kA为对称矩阵。
(3)错误。
设对称矩阵A和B分别为:
, ;
所以 ,显然AB不为对称矩阵。
8、求所有与 可交换的矩阵
(1) ;(2) 。
解:(1)显然与A可交换的矩阵必为二阶方阵,设为X,并令 ,
证明:因为矩阵A与矩阵 可交换,即 , ,
所以 = + = + = ,
即矩阵 与 可交换。
又 ,
即矩阵 与 也可交换。
所以 由 有: = - = 。
10、计算(其中n为正整数)
(1) ;(2) ;
(3) ;(4) ;
(5) ;(6) ;
解:(1) = 。
(2) = 。下面用数学归纳法证明。
当n=1时,当然成立。假定n=k时成立,即
根据矩阵的乘法,有
=
又AC=CA,因此,