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一、矩阵的运算

小题​

(一)对概念和运算法则的考查​

  1. 【1995-5-3分】 设维行向量,矩阵,,其中为阶单位矩阵,则等于( ).
A.    B.    C.    D.
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答案: C

解析: 令。由于为行向量,故为一阶方阵,即一个数,并且

。

因此

。

于是

。

故选C。A、B、D均不符合上述乘积结果。


  1. 【1999-34-3分】 设,为正整数,则
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答案:

解析: 直接计算得

。

因此,当时,

,

从而

。

本题的关键是先发现矩阵满足多项式关系,无需逐次计算高次幂。


  1. 【2003-34-4分】 设维向量,,为阶单位矩阵,矩阵,,其中的逆矩阵为,则
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答案:

解析: 令。由

,

可得

。

因为,所以。于是

。

展开并利用,得

。

由于,故,从而

。

即

,

所以

,

得到或。结合条件,可知

。


  1. 【2003-2-4分】 设为3维列向量,是的转置,若,则
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答案:

解析: 利用矩阵迹的性质,

。

其中是一个数,其迹就是它本身。因此

。

也可以观察到给定矩阵等于,故可取或其相反向量,二者均有。


  1. 【2004-4-4分】 设,,其中为三阶可逆矩阵,则
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答案:

解析: 先计算的幂。由

,

进一步有。因为,所以

。

又因为,相似变换保持矩阵多项式关系,故

。

因此

。


  1. 【2017-2-4分】 设为3阶矩阵,为可逆矩阵,使得,则( )
A.    B.    C.    D.
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答案: B

解析: 记

。

由可得。比较等式两边的各列,得到

。

因此

。

故选B。其余选项均未正确使用三个列向量对应的特征值。


  1. 【1994-12-3分】 已知,,设,其中是的转置,则
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答案:

解析: 由于,所以

。

其中为数,且

。

故

。

由此递推可得,对任意正整数,

。

本题体现了秩一矩阵的幂运算规律:若,则。


  1. 【1991-12-3分】 设阶方阵满足关系式,其中是阶单位矩阵,则必有( ).
A.    B.    C.    D.
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答案: D

解析: 由可知

,

所以均可逆。由原式得

。

于是

。

故选D。

需要注意,矩阵乘法一般不满足交换律,因此不能任意改变的排列顺序。只是对作循环移位,可以利用得到单位矩阵;A、B、C三个选项在一般情况下均不一定成立。

大题​

(一)对概念和运算法则的考查​

  1. 【1988-12-6分】 已知

,

,求及。

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答案: 。

解析: 由,且可逆,可得

。

先求。对作初等变换,或直接验证,可得

。

因此

。

又因为

,

所以由相似矩阵的幂运算性质,

。

故

。

本题的关键是由识别出与相似;若直接连续计算,步骤会明显更繁琐。