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IAL 2026 Jan A FP1 Q6

A Level / Edexcel / FP1

IAL 2026 Jan A Paper · Question 6

Question

Problem

A=(2p3q3p5q)A = \begin{pmatrix} 2p & 3q \\ 3p & 5q \end{pmatrix}

where pp and qq are non-zero real constants.

(a) Find A1A^{-1} in terms of pp and qq.

(3)

Given XA=BXA = B, where

B=(pq6p11q5p8q)B = \begin{pmatrix} p & q \\ 6p & 11q \\ 5p & 8q \end{pmatrix}

(b) find the matrix XX, giving your answer in its simplest form.

(4)

中文翻译

A=(2p3q3p5q)A = \begin{pmatrix} 2p & 3q \\ 3p & 5q \end{pmatrix}

其中 ppqq 是非零实常数。

(a) 用 ppqq 表示求 A1A^{-1}

(3)

已知 XA=BXA = B,其中

B=(pq6p11q5p8q)B = \begin{pmatrix} p & q \\ 6p & 11q \\ 5p & 8q \end{pmatrix}

(b) 求矩阵 XX,将答案写成最简形式。

(4)

解答

(a)

解法一

思路

展开

先计算 AA 的行列式。由于 p,qp,q 均非零,行列式 pqpq 非零,因此逆矩阵存在;再交换主对角线元素并改变副对角线元素的符号。

答题过程

展开

The determinant of AA is

det(A)=(2p)(5q)(3q)(3p)=10pq9pq=pq.\begin{align*} \det(A) =&\,(2p)(5q)-(3q)(3p)\\ =&\,10pq-9pq\\ =&\,pq. \end{align*}

Since pp and qq are non-zero, det(A)0\det(A)\neq0. Therefore,

A1=1pq(5q3q3p2p)=(5p3p3q2q).\begin{align*} A^{-1} =&\,\frac{1}{pq} \begin{pmatrix} 5q & -3q\\ -3p & 2p \end{pmatrix}\\ =&\,\boxed{ \begin{pmatrix} \frac5p & -\frac3p\\ -\frac3q & \frac2q \end{pmatrix} }. \end{align*}

(b)

解法一

思路

展开

XA=BXA=B 在右边乘 A1A^{-1},得到 X=BA1X=BA^{-1}。矩阵乘法时逐行乘逐列,p,qp,q 会全部约去。

答题过程

展开

Since XA=BXA=B,

X=BA1.X=BA^{-1}.

Thus,

X=(pq6p11q5p8q)(5p3p3q2q)=(533+2303318+22252415+16)=(213411).\begin{align*} X =&\, \begin{pmatrix} p & q\\ 6p & 11q\\ 5p & 8q \end{pmatrix} \begin{pmatrix} \frac5p & -\frac3p\\ -\frac3q & \frac2q \end{pmatrix}\\ =&\, \begin{pmatrix} 5-3 & -3+2\\ 30-33 & -18+22\\ 25-24 & -15+16 \end{pmatrix}\\ =&\,\boxed{ \begin{pmatrix} 2 & -1\\ -3 & 4\\ 1 & 1 \end{pmatrix} }. \end{align*}

解法二

思路

展开

官方替代路线把 XX 的六个元素设为未知数,直接展开 XA=BXA=B。每一行产生一组二元一次方程,分别求解三组即可。

答题过程

展开

Let

X=(abcdef).X= \begin{pmatrix} a & b\\ c & d\\ e & f \end{pmatrix}.

Then XA=BXA=B gives

2a+3b=1,3a+5b=1,2c+3d=6,3c+5d=11,2e+3f=5,3e+5f=8.\begin{aligned} 2a+3b=&\,1, & 3a+5b=&\,1,\\ 2c+3d=&\,6, & 3c+5d=&\,11,\\ 2e+3f=&\,5, & 3e+5f=&\,8. \end{aligned}

Solving these three pairs of simultaneous equations gives

a=2,b=1,c=3,d=4,e=1,f=1.\begin{aligned} a=&\,2, & b=&\,-1,\\ c=&\,-3, & d=&\,4,\\ e=&\,1, & f=&\,1. \end{aligned}

Hence,

X=(213411).\boxed{ X= \begin{pmatrix} 2 & -1\\ -3 & 4\\ 1 & 1 \end{pmatrix} }.