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四、矩阵方程

小题​

  1. 【1987-1-4分】 设矩阵和满足,其中,,求矩阵.
查看答案与解析

答案: 。

解析: 由,若可逆,则

。

先计算的行列式:

,

所以可逆。

为避免直接求伴随矩阵,也可把的两列分别看作两个线性方程组的解。设

,,

则分别解

。

对增广矩阵作初等行变换:

。

因此

。

检验可得,故结果正确。


  1. 【1989-45-5分】 已知,其中,,求矩阵.
查看答案与解析

答案: 。

解析: 由

,

移项得

。

其中

。

计算其行列式:

,

所以可逆,从而

。

联立计算可得

。

直接检验:

,

故

。

本题易错点是移项后左乘矩阵应为,不能写成而遗漏负号。


  1. 【1991-5-5分】 设阶矩阵和满足条件: (1)证明为可逆矩阵,其中为阶单位矩阵; (2)已知,求矩阵.
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答案: (1)可逆,且;

(2)。

解析: (1)由,在等式两边同时加上并整理:

,

即

。

对于同阶方阵,若两个矩阵的乘积为单位矩阵,则二者均可逆,且互为逆矩阵。因此

可逆,并且

。

(2)由原方程也可写成

。

因为可逆,所以

。

现有

,

其逆矩阵为

。

于是

。

知识点:由可直接推出同阶方阵均可逆;矩阵乘法不可随意交换次序,因此必须写成。


  1. 【1995-12-3分】 设三阶方阵满足关系式,且,求.
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答案: 。

解析: 设

,

其中

,

并令。

矩阵的第个元素为

,

而的第个元素为

。

因此原方程逐元素写为

,

其中为克罗内克符号。

当时,

。

由于且,所以

。

当时,

,

故

。

于是

,

,

。

因此

。


  1. 【1997-2-5分】 已知,且,为单位矩阵,求.
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答案: 。

解析: 由

,

提取左因子:

。

因此可逆,且

,

从而

。

计算。由于为上三角矩阵,可设

。

由得到

,

故

。

所以

。

本题关键是从判断可逆,再进行右侧乘法;不能把误写成。


  1. 【1998-34-3分】 设矩阵满足,其中,为的伴随矩阵,则.
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答案: 。

解析: 先计算。由于

,

且

,

故

。

原方程为

,

即

。

因为

可逆,且也可逆,所以

。

代入得

。


  1. 【1998-2-5分】 设,其中是4阶单位矩阵,是的转置矩阵,,,求.
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答案: 。

解析: 注意到

。

因此原方程化为

。

等式两边左乘,得

,

故

。

计算

。

对该上三角矩阵求逆,可得

。

所以

。

本题的化简关键是把提取为;由于矩阵乘法一般不交换,不能写成。


  1. 【1999-4-3分】 已知,其中,则.
查看答案与解析

答案: 。

解析: 由

,

移项并提取右因子,得

。

这里

,

且

,

所以可逆。因此

。

计算

,

于是

。

易错点:从求时,应在等式右侧乘,不能左乘后随意改变矩阵次序。

大题​

  1. 【1987-45-7分】 设矩阵满足,求矩阵,其中
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答案: 。

解析: 由

,

移项得

。

计算

,

其行列式为

,

所以可逆,从而

。

由初等变换或伴随矩阵法可得

。

因此

。

检验:代入可得,故结果正确。关键是从解出时,应在左侧乘。


  1. 【1990-12-6分】 设四阶矩阵,,且矩阵满足,其中为四阶单位矩阵,表示的逆矩阵,表示的转置矩阵,将上述关系式化简并求矩阵.
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答案: 。

解析: 先化简原式。因为

,

所以

。

又有

,

故

。

原方程化为

,

从而

。

计算

。

其逆矩阵为

。

所以

。

易错点:转置乘积满足,次序会反转;不能把误写成。


  1. 【1999-2-6分】 设矩阵,矩阵满足,其中是的伴随矩阵,求矩阵.
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答案: 。

解析: 先计算的行列式:

,

故可逆,且

。

因此

。

原方程

可写为

。

这里

,

且其行列式为,故可逆。其逆矩阵为

。

于是

。

本题关键是利用,并把含的两项移到同一侧提取左因子。


  1. 【2000-1-6分】 设矩阵的伴随矩阵,且,其中为4阶单位矩阵,求矩阵.
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答案: 。

解析: 由伴随矩阵行列式公式,对于四阶矩阵有

。

已知为下三角矩阵,故

,

所以

,即。

又由

,

得

。

计算

,

因此

。

原方程为

。

等式两边右乘,得

,

即

。

计算

,

其行列式为,所以可逆。因此

。

由

,

可得

。

知识点:已知反求时,要同时使用和。


  1. 【2001-2-6分】 已知矩阵,,且矩阵满足,其中是3阶单位阵,求.
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答案: 。

解析: 将原方程移项:

。

左边可以按矩阵乘法分配律因式分解为

。

计算

。

它是上三角矩阵,且

,

所以可逆。由

,

等式两边分别左乘、右乘,得

。

计算

,

因此

。

易错点:虽然的左右因子相同,但求解时仍须保留矩阵乘法次序;本题恰好得到。