aita12a,ana21a2证:设A=antan2anA=A,..ag=aj2a,4又A==0(i=l...,n)=)Za=..a=0i=l...,ni=l...,n.:A=0(B+I),证明:A=A当且仅当B?=I12.设A=2证明“=”4=!(B+I)?=4A=B2+2B+I=2B+2I=B2+2B+I=B2=I1A!(B2 +2B+ I)= (21 +2B)=(B+I)= A42413.设X是n×1矩阵,且XT×=1,证明:S=I-2Xx是对称矩阵,且s=I证明:由于ST=(I-2XX")=I-2XXT=S:.S是对称阵又xx=1知,S? =(I-2XXT) =(I-2XXT)(-2XXT)=1-2XXT-2XXT+4X(XX)X=1-4XXT+4XXT=1.14.利用等式(17-6)-6 9 ) ( -6 9+()35-12( 36)-6 9.解:注意到63 ]-6 6 9 66 9? )-6()因此6
6 12. 设 1 ( ) 2 A = B I + ,证明: 2 A = A 当且仅当 2 B = I . 13. 设 X 是 n1 矩阵, 且 1 T X X = , 证明: 2 T S I XX = − 是对称矩阵, 且 2 S I = . 14. 利用等式 17 6 2 3 2 0 7 3 35 12 5 7 0 3 5 2 − − = − − , 7 3 2 3 1 0 5 2 5 7 0 1 − = − 计算 5 17 6 35 12 − − . 解:注意到 7 3 2 3 1 0 5 2 5 7 0 1 − = − , 2 2 17 6 2 3 2 0 7 3 2 3 2 0 7 3 35 12 5 7 0 3 5 2 5 7 0 3 5 2 2 3 2 0 7 3 . 5 7 0 3 5 2 − − − = − − − − = − , 因此 1 1 1 0 0 0 0 : 0 0 0 ( ) 0 0 0 0 0 1 1 6 (1, 2, 3), (1, , ), , . 2 3 : ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) 3 1 1 1 2 3 2 3 3 3 2 1 3 3 3 1 2 7 n n n n T n n T T T T T T T n n T n n a a b b c c A A A A − − − = − = − = = = = = = = = = 解 原式 、已知 且 计算 解 、举 2 2 2 2 : (1) , ; 0 0 : , 0, 1 0 (2) , , ; 1 0 : , , 0 0 , . (3) , , . 0 0 0 0 0 0 0 0 : 0, , , 1 0 2 0 3 0 0 0 A O A O A A A O A A A O A I A A A A O A I AX AY A O X Y A X Y AX AY = = = = = = = = = = = = = = = = 反例说明下列命题是错误的 若 则 解 取 但 若 则 若 解 取 但 且 若 且 则 解 取 但 2 11 12 1 21 22 2 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 . 8. , , : . : , , * 0, 0( 1, , ) * 0 1, , ; 1, , n n n n nn T ij ji n j n ij j n nj j ij X Y A A O A O a a a a a a A a a a A A a a a A a i n a a i n j n = = = = = = = = = = = = = = = 然而, 如果 是实对称矩阵 且 证明 证 设 又 A = 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 9. ( ), : . 2 1 ( ) 4 2 2 2 2 4 1 1 1 ( 2 ) (2 2 ) ( ) 4 4 2 10. 1 , 1, : 2 , . : ( 2 ) 2 , T T T T T T A B I A A B I A B I A B B I B I B B I B I A B B I I B B I A X n X X S I XX S I S I XX I XX S S = + = = = + = + + + = + + = = + + = + = + = = = − = = − = − = 设 证明 当且仅当 证明 “ ” 设 是 矩阵 且 证明 是对称矩阵 且 证明 由于 是对 2 2 . 1 , ( 2 ) ( 2 )( 2 ) 2 2 4 ( ) 4 4 . T T T T T T T T T T X X S I XX I XX I XX I XX XX X X X X I XX XX I = = − = − − = − − + = − + = 称阵 又 知 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 9. ( ), : . 2 1 ( ) 4 2 2 2 2 4 1 1 1 ( 2 ) (2 2 ) ( ) 4 4 2 10. 1 , 1, : 2 , . : ( 2 ) 2 , T T T T T T A B I A A B I A B I A B B I B I B B I B I A B B I I B B I A X n X X S I XX S I S I XX I XX S S = + = = = + = + + + = + + = = + + = + = + = = = − = = − = − = 设 证明 当且仅当 证明 “ ” 设 是 矩阵 且 证明 是对称矩阵 且 证明 由于 是对 2 2 . 1 , ( 2 ) ( 2 )( 2 ) 2 2 4 ( ) 4 4 . T T T T T T T T T T X X S I XX I XX I XX I XX XX X X X X I XX XX I = = − = − − = − − + = − + = 称阵 又 知
63-6 9 93-(69 -)-69)(3197-1266(7385-292215.求平方等于零矩阵的所有二阶矩阵ab由A=0,即解:不妨设此二阶矩阵为A=Lcda’+bc(a+d)bab-[8]=I(a+d)ccb+d?dcdc因此a2+bc=0,[a’+bc=0(a+d)b=0,(a+d)c=0,Id=-acb+d2=0.习题1.21.解下列线性方程组:[x +2x +3x,=8(1) 32x, +5x, + 9x, =163x) -4x2-5x,=327
7 5 5 5 5 17 6 2 3 2 0 7 3 2 3 2 0 7 3 35 12 5 7 0 3 5 2 5 7 0 3 5 2 2 3 2 0 7 3 5 7 0 3 5 2 2 3 7 3 2 0 5 7 5 2 0 3 3197 1266 . 7385 2922 − − − = − − − − = − − = − − = − 15. 求平方等于零矩阵的所有二阶矩阵. 解:不妨设此二阶矩阵为 , a b c d A = 由 2 A = 0,即 2 2 2 2 ( ) , ( ) a b a b a b a bc a d b c d c d c d a d c cb d + + = = + + A = 因此 2 2 2 0, ( ) 0, 0, ( ) 0, . 0. a bc a d b a bc a d c d a cb d + = + = + = + = = − + = 习题 1.2 1. 解下列线性方程组: (1) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 8 2 5 9 16 3 4 5 32 x x x x x x x x x + + = + + = − − =
解:对增广矩阵作初等行变换213872381A=52916001[34-532]01021得同解方程组:X +2x2+3x =8x, +3x, = 02x, =1由最后一个方程逐个回代,得方程组的解为=/~专3-2X=XX,1-2x +2x+3x=4(2) 33x+5x+7x,=9;5x, +8x, +11x, =14解:对增广矩阵作初等行变换[1234][1234A=3507[581114000/0得同解方程组[x + 2x +3x, = 4x, +2x, =3取x,=k,由最后一个方程逐个回代,得方程组的解为x-2+k3-2kX=x.X其中k为任意常数2x + x2+3x=6(3) 33x +2x + x =1[5x, +2x, +4x, =276
8 (2) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 4 3 5 7 9 5 8 11 14 x x x x x x x x x + + = + + = + + = ; (3) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 6 3 2 1 5 2 4 27 x x x x x x x x x + + = + + = ++= ; 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1.2 1. : 2 3 8, (1) 2 5 9 16, 3 4 5 32; : 1 2 3 8 1 2 3 8 2 5 9 16 0 1 3 0 3 4 5 32 0 0 2 1 : 2 3 x x x x x x x x x A x x + + = + + = − − = = → − − + + 习题 解下列线性方程组 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解方程组 3 2 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 8 3 0 2 1 , 11 2 3 2 1 2 2 3 4, (2) 3 5 7 9, 5 8 11 14; : 1 2 3 4 3 5 7 9 5 8 11 14 x x x x x X x x x x x x x x x x x A = + = = = = − + + = + + = + + = = 由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 解 对增广矩阵作初等行变换 1 2 3 2 3 3 1 2 3 1 2 3 4 0 1 2 3 0 0 0 0 : 2 3 4 2 3 , , : 2 2 1 3 2 3 2 0 1 x x x x x x k x k X x k k x k → + + = + = = − + − = = − = + − 得同解方程组 取 由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 . 其中 为任意常数 k 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 1.2 1. : 2 3 8, (1) 2 5 9 16, 3 4 5 32; : 1 2 3 8 1 2 3 8 2 5 9 16 0 1 3 0 3 4 5 32 0 0 2 1 : 2 3 x x x x x x x x x A x x + + = + + = − − = = → − − + + 习题 解下列线性方程组 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解方程组 3 2 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 8 3 0 2 1 , 11 2 3 2 1 2 2 3 4, (2) 3 5 7 9, 5 8 11 14; : 1 2 3 4 3 5 7 9 5 8 11 14 x x x x x X x x x x x x x x x x x A = + = = = = − + + = + + = + + = = 由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 解 对增广矩阵作初等行变换 1 2 3 2 3 3 1 2 3 1 2 3 4 0 1 2 3 0 0 0 0 : 2 3 4 2 3 , , : 2 2 1 3 2 3 2 0 1 x x x x x x k x k X x k k x k → + + = + = = − + − = = − = + − 得同解方程组 取 由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 . 其中 为任意常数 k
解:对增广矩阵作初等行变换[21362136A=21130-115[s342700020得同解方程组:[2x +x, + 3x, =6- 5x, =-11-x0-x=20显然,该方程组无解[x+x,+x =](4) x +2x2 -5x =222x, +3x2-4x, = 5解:对增广矩阵作初等行变换:1:1:111112:2-501-6A=1:[25lo00:23:-4类似上述(3),此对应矛盾方程.因此该方程组无解+2x,+Xs=0X-x22+7x=03x, - 3x2(5)X-x+2x+3x4+2x,=02x -2x, +2x, +7x, -3x,=0
9 (4) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 5 2 2 3 4 5 x x x x x x x x x + + = + − = + − = ; 解:对增广矩阵作初等行变换: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 5 2 0 1 6 1 2 3 4 5 0 0 0 2 A = − → − − 类似上述(3), 此对应矛盾方程. 因此该方程组无解. (5) 1 2 4 5 1 2 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 0 3 3 7 0 2 3 2 0 2 2 2 7 3 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x − + + = − + = − + + + = − + + − = . 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 3 2 3 6, (3) 3 2 1, 5 3 4 27; : : 2 1 3 6 2 1 3 6 3 2 1 1 1 0 5 11 5 3 4 27 0 0 0 20 : 2 3 6 5 11 0 20 x x x x x x x x x A x x x x x x + + = + + = + + = = → − − − + + = − − = − = 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解方程组 显然 1 2 4 5 1 2 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 , . 2 0, 3 3 7 0, (4) 2 3 2 0, 2 2 2 7 3 0. : : 1 1 0 2 1 0 1 1 0 0 7 0 3 3 0 7 0 0 0 0 1 0 2 0 1 1 2 3 2 0 0 0 0 1 3 0 2 2 2 7 3 0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x A − + + = − + = − + + + = − + + − = − − − = → − − − − 该方程组无解 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解 1 2 5 3 5 4 5 2 1 5 2 1 1 2 2 1 3 1 2 2 4 2 5 2 : 7 0 2 0 3 0 , , : 7 1 7 1 0 2 0 2 3 0 3 0 1 x x x x x x x x k x k x k k x k X x k k k x k x k − + = + = − = = = − − = = = + − − 方程组 取 ,由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 1 2 , . k k 其中 为任意常数
解:对增广矩阵作初等行变换L门1-102/071001-171000S0700-3200A=00022-13100[2 -2 207-3/0]00000得同解方程组:7x, = 0[X -X, +2x, = 0+X4 -3x, = 0取x,=k,x,=k,由最后一个方程逐个回代,得方程组的解为:X-7k2[-7]k10kx2X=-2k,=k,0I+k.-2133k20x40/k2[x, ]其中k,k,为任意常数2.用行初等变换将矩阵A变为单位矩阵:000)1100(1) A=011111解:(1)对A施行行初等变换如下[1000]000.00-0010000U-rAi=2,3,44-520110000000111000001(2)A10
10 2. 用行初等变换将矩阵 A 变为单位矩阵: (1) 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 = A ; (2) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 − − = − − − − A ; 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 3 2 3 6, (3) 3 2 1, 5 3 4 27; : : 2 1 3 6 2 1 3 6 3 2 1 1 1 0 5 11 5 3 4 27 0 0 0 20 : 2 3 6 5 11 0 20 x x x x x x x x x A x x x x x x + + = + + = + + = = → − − − + + = − − = − = 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解方程组 显然 1 2 4 5 1 2 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 , . 2 0, 3 3 7 0, (4) 2 3 2 0, 2 2 2 7 3 0. : : 1 1 0 2 1 0 1 1 0 0 7 0 3 3 0 7 0 0 0 0 1 0 2 0 1 1 2 3 2 0 0 0 0 1 3 0 2 2 2 7 3 0 0 0 0 0 0 0 x x x x x x x x x x x x x x x x x A − + + = − + = − + + + = − + + − = − − − = → − − − − 该方程组无解 解 对增广矩阵作初等行变换 得同解 1 2 5 3 5 4 5 2 1 5 2 1 1 2 2 1 3 1 2 2 4 2 5 2 : 7 0 2 0 3 0 , , : 7 1 7 1 0 2 0 2 3 0 3 0 1 x x x x x x x x k x k x k k x k X x k k k x k x k − + = + = − = = = − − = = = + − − 方程组 取 ,由最后一个方程逐个回代 得方程组的解为 1 2 , . k k 其中 为任意常数 1 3 2 4 3 4 2 2,3,4 2. : 1 0 0 0 1 1 0 0 (1) ; 1 1 1 0 1 1 1 1 : (1) : 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 i r r r r r r i r r A A A A − − − = − = ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ 用行初等变换将矩阵 变为单位矩阵 解 对 施行行初等变换如下 1 2 2 3 2 1 3 1 4 3 4 2 4 1 ( ) 1 2 ( ) 2 1 ( ) 2 (2) : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 2 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 2 0 2 0 1 0 1 0 0 2 2 0 0 1 1 0 0 0 2 r r r r r r r r r r r r r A A − − − − − − − − − − ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯→ − − − − − − − 对 施行行初等变换如下 1 3 4 4 1 4 2 4 2 3 3 4 1 2 1 1 ( 1) ( ) 2 1 ( ) 2 ( 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 (3) , 4. 2 :1. 0, 0 2 0 2 r r r r r r r r r r r r r r r a A ab b a b A b − − + + + − − ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ − = = = 解 当 时 2 1 1 2 1 2 1 1 ( ) 2 ) 1 2 ( ) 4 1 2 ( ) 1 0 1 0 0 2 0 1 2. 0 , 0 , 2 1 0 0 2 0 1 3. 0, 4 , 1 2 2 2 0 2 2 r b r a r r r r r b a b a A ab ab a a A b ab − − ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ = = ⎯⎯⎯⎯→ = ⎯⎯⎯⎯→ − 当 时 时 当 且 时 2 1 2 2 4 2 1 0 0 1 r ab a r r − − ⎯⎯⎯⎯→