题目
3.(单选题)矩阵A=}1&0&12&1&0-3&2&-5=( ).A }0&-1/2&0-3&-3/4&-1/2-1&0&0B }0&-1/2&13&-3/4&-1/21&0&0C }1&-1/2&1-3&-3/4&-1/20&1&0D }1&-1/2&03&3/4&1/2-1&0&0
3.(单选题)
矩阵$A=\begin{pmatrix}1&0&1\\2&1&0\\-3&2&-5\end{pmatrix}$,则$(E-A)^{-1}=( )$.
A $\begin{pmatrix}0&-1/2&0\\-3&-3/4&-1/2\\-1&0&0\end{pmatrix}$
B $\begin{pmatrix}0&-1/2&1\\3&-3/4&-1/2\\1&0&0\end{pmatrix}$
C $\begin{pmatrix}1&-1/2&1\\-3&-3/4&-1/2\\0&1&0\end{pmatrix}$
D $\begin{pmatrix}1&-1/2&0\\3&3/4&1/2\\-1&0&0\end{pmatrix}$
题目解答
答案
计算 $E - A$,其中 $A = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 1 \\ 2 & 1 & 0 \\ -3 & 2 & -5 \end{pmatrix}$,得
$E - A = \begin{pmatrix} 0 & 0 & -1 \\ -2 & 0 & 0 \\ 3 & -2 & 6 \end{pmatrix}.$
对 $(E - A, E)$ 进行初等行变换,将左边转换为单位矩阵:
- 交换第1、2行,得 $\begin{pmatrix} -2 & 0 & 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & 1 & 0 & 0 \\ 3 & -2 & 6 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$。
- 第1行乘 $-1/2$,得 $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & -1/2 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & 1 & 0 & 0 \\ 3 & -2 & 6 & 0 & 0 & 1 \end{pmatrix}$。
- 第3行减去第1行的3倍,得 $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & -1/2 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & -2 & 6 & 0 & 3/2 & 1 \end{pmatrix}$。
- 交换第2、3行,得 $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & -1/2 & 0 \\ 0 & -2 & 6 & 0 & 3/2 & 1 \\ 0 & 0 & -1 & 1 & 0 & 0 \end{pmatrix}$。
- 第2行乘 $-1/2$,第3行乘 $-1$,得 $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & -1/2 & 0 \\ 0 & 1 & -3 & 0 & -3/4 & -1/2 \\ 0 & 0 & 1 & -1 & 0 & 0 \end{pmatrix}$。
- 第2行加第3行的3倍,得 $\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 & 0 & -1/2 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & -3 & -3/4 & -1/2 \\ 0 & 0 & 1 & -1 & 0 & 0 \end{pmatrix}$。
答案: $\boxed{A}$
解析
本题考查逆矩阵的计算,解题思路是先计算出矩阵 $E - A$,然后通过对增广矩阵 $(E - A, E)$ 进行初等行变换,将左边的 $E - A$ 矩阵化为单位矩阵,此时右边的矩阵即为 $(E - A)^{-1}$。
- 计算 $E - A$:
已知 $A=\begin{pmatrix}1&0&1\\2&1&0\\-3&2&-5\end{pmatrix}$,单位矩阵 $E=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix}$,则
$E - A=\begin{pmatrix}1 - 1&0 - 0&0 - 1\\0 - 2&1 - 1&0 - 0\\0+3&0 - 2&1 + 5\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0&0&-1\\-2&0&0\\3&-2&6\end{pmatrix}$ - 构造增广矩阵 $(E - A, E)$ 并进行初等行变换:
增广矩阵 $(E - A, E)=\begin{pmatrix}0&0&-1&1&0&0\\-2&0&0&0&1&0\\3&-2&6&0&0&1\end{pmatrix}$- 交换第1、2行,得 $\begin{pmatrix}-2&0&0&0&1&0\\0&0&-1&1&0&0\\3&-2&6&0&0&1\end{pmatrix}$。
- 第1行乘 $-\frac{1}{2}$,得 $\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&0&-1&1&0&0\\3&-2&6&0&0&1\end{pmatrix}$。
- 第3行减去第1行的3倍,得 $\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&0&-1&1&0&0\\3 - 3\times1&-2-3\times0&6 - 3\times0&0 - 3\times0&0 - 3\times(-\frac{1}{2})&1 - 3\times0\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&0&-1&1&0&0\\0&-2&6&0&\frac{3}{2}&1\end{pmatrix}$。
- 交换第2、3行,得 $\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&-2&6&0&\frac{3}{2}&1\\0&0&-1&1&0&0\end{pmatrix}$。
- 第2行乘 $-\frac{1}{2}$,第3行乘 $-1$,得 $\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&1&-3&0&-\frac{3}{4}&-\frac{1}{2}\\0&0&1&-1&0&0\end{pmatrix}$。
- 第2行加第3行的3倍,得 $\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&1&-3 + 3\times1&0+3\times(-1)&-\frac{3}{4}+3\times0&-\frac{1}{2}+3\times0\\0&0&1&-1&0&0\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1&0&0&0&-\frac{1}{2}&0\\0&1&0&-3&-\frac{3}{4}&-\frac{1}{2}\\0&0&1&-1&0&0\end{pmatrix}$。
此时左边已化为单位矩阵,右边的矩阵 $\begin{pmatrix}0&-\frac{1}{2}&0\\-3&-\frac{3}{4}&-\frac{1}{2}\\-1&0&0\end{pmatrix}$ 即为 $(E - A)^{-1}$。