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第1章 行列式

基础部分​

  1. 设是方程的三个不同的根,则行列式的值等于( ).
    A. 1 B. 0 C. -1 D. -2
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答案:B

解析:由韦达定理, 。

又 。

因此该行列式等于,故选B。

  1. 行列式展开式中的常数项为( ).
    A. 4 B. 2 C. 1 D. 0
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答案:D

解析:行列式关于的展开式中的常数项,就是令后所得行列式的值: , 因为第1、2行相同(同时第3、4行也相同)。

故常数项为,选D。

  1. ,则的展开式中的系数与的系数分别为( ).
    A. -5,10 B. -5,-10 C. 5,-10 D. 5,10
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答案:A

解析:直接按行列式性质展开并整理得 。

因此的系数为,的系数为,故选A。

  1. 不恒为零的函数( ).
    A. 没有零点 B. 至多有1个零点 C. 恰有2个零点 D. 恰有3个零点
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答案:B

解析:作列变换、,得 。

此时仅第1列含,且各元素关于均为一次式,因此至多是一次多项式。题设又说明不恒为零,所以至多有1个零点,故选B。

  1. ,则曲线的拐点为( ).
    A. B. C. D.
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答案:B

解析:计算行列式得 。

于是 。

在两侧,变号,因此为拐点横坐标。又 , 故拐点为,选B。

  1. 阶行列式( ).
    A. 为等比数列 B. 为等差数列 C. 为范德蒙德行列式 D.
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答案:B

解析:按第一行展开可得递推关系 。

初值为 。

于是 , 说明为等差数列,公差为,从而 。

故选B。

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答案:

解析:按第一行展开:

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答案:

解析:两个行列式仅第4行不同,利用行列式对一行的线性性,原式等于 。

按第4行展开,或继续作初等变换化简,可得 。

  1. 设行列式,均为4阶矩阵,,且,则
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答案:题面条件矛盾,按现有题面无解。

解析:由于 , 所以不可逆,必有 。

于是对任意4阶矩阵, 。

但题面又给出,两者矛盾。因此按当前源文件中的题面条件,不存在满足条件的,也就无法由该题面确定。此题原文应存在录入错误,故不对缺失条件作无依据补写。

  1. 设,则
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答案:

解析:依次作行变换 , 可将第一列消元;再按三对角结构继续消元,或直接逐级展开,可得 。

也可由直接展开验证:最高次项只能由主对角线上的相乘得到,即,而其余低次项在展开中恰好相消。

  1. 设是3阶矩阵,是3维线性无关列向量,且满足,,,则
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答案:

解析:令 。

由于线性无关,所以可逆。由题设有 。

因此 , 从而 。

强化部分​

  1. 计算阶行列式:,其中.
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答案:

解析:记 , , 。

原矩阵可写为 。

因为,故可逆。利用秩一修正的行列式公式 , 得

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答案:

解析:沿第一列展开,或依次利用前行的上双对角结构消元,可得到递推关系。直接观察最后一行与上方链式结构,每向左取一个,其余位置唯一确定,且符号均化为正号,因此 。

例如时 ,与一般公式一致。

  1. 已知3阶矩阵相似,,为的两个特征值,行列式,则行列式
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答案:

解析:相似,所以 。

设的第三个特征值为,则 , 故。

因此的特征值为,于是 , 所以 。

对3阶矩阵,有 。

又3阶矩阵满足,故 。

分块对角矩阵的行列式等于各对角块行列式之积,所以 。

  1. 设,为线性无关的3维列向量,为3阶矩阵,且,则( )
    A. 6 B. -6 C. 24 D. -24
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答案:D

解析:因为可逆,且 , 所以 。

故与相似,的特征值为。

于是的特征值为,从而 ,故选D。

  1. 设是阶实对称矩阵,,且满足,,则
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答案:

解析:由,有 。

又为实对称矩阵,可以正交对角化。由知其特征值只能满足 , 即或。

由于,特征值恰有个,特征值有个。因此的特征值分别为(个)和(个)。

故 。

  1. 设为3阶矩阵,若,则( )
    A. -2 B. -8 C. 8 D. 11
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答案:C

解析:由 ,知是的特征值; 由 ,知是的特征值; 由 ,知是的特征值。

为3阶矩阵,且这三个特征值互不相同,所以其全部特征值就是。

因此 ,故选C。

  1. 设为3阶矩阵,是的3个不同的特征值,其对应的特征向量为,,.

(1)证明可逆;(2)若,求

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答案:(1) 可逆;(2) 。

解析:

(1) 因为互不相同,所以对应的特征向量线性无关。

由 ,有 , , 。

因此 。

右侧第二个矩阵为范德蒙德矩阵,其行列式为 。

又可逆,所以可逆。

(2) 由 ,得 。

由于线性无关,故 。

即 。

三个特征值又互不相同,所以它们恰为。因此 。