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同学们好!今天我们来分析一道关于矩阵性质的选择题。题目给出了四个关于n阶矩阵A和B的命题,我们需要判断哪一个是正确的。让我们逐一分析每个选项,看看其中隐藏的数学原理。
首先分析选项A。这个选项说如果矩阵A的平方等于A本身,那么A只能是零矩阵或单位矩阵。但这是错误的!我们可以构造一个反例:矩阵A等于一零零零。计算A的平方,结果仍然是一零零零,等于A本身。这个矩阵既不是零矩阵,也不是单位矩阵,所以选项A是错误的。
接下来分析选项B。这个选项涉及行列式和矩阵转置的性质。根据行列式的基本性质,矩阵乘积的行列式等于行列式的乘积,即XY的行列式等于X的行列式乘以Y的行列式。另外,矩阵转置的行列式等于原矩阵的行列式。因此,AB转置的行列式等于A的行列式乘以B转置的行列式,而B转置的行列式等于B的行列式,所以最终结果确实是A的行列式乘以B的行列式。选项B是正确的。
现在分析选项C和D。选项C看起来像完全平方公式,但矩阵乘法不满足交换律,所以AB通常不等于BA。正确的展开应该是A平方加AB加BA加B平方。选项D说如果AX等于AY且A不等于零,则X等于Y。这也是错误的,因为需要A可逆才能进行消去。我们可以用同样的矩阵A作为反例,取不同的向量X和Y,虽然AX等于AY,但X不等于Y。
通过逐一分析,我们得出正确答案是B。选项A关于幂等矩阵的结论过于绝对,选项C忽略了矩阵乘法不满足交换律,选项D缺少矩阵可逆的前提条件。只有选项B关于行列式的性质是完全正确的。这道题提醒我们,学习矩阵时不能完全照搬数字的运算规则,要特别注意矩阵特有的性质。