题目
Problem
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying entirely on calculator technology are not acceptable.
A=k41023034
where k is a constant.
(a) Find, in terms of k, the determinant of A
(1)
(b) Hence determine, in terms of k, the matrix A−1
(3)
Given that
- k=1
- the matrix B satisfies AB=AT
(c) determine the matrix B
(3)
(Total for Question 2 is 7 marks)
题目中文翻译
在本题中,你必须写出所有解题步骤。
不能完全依赖计算器技术。
A=k41023034
其中 k 为常数。
(a) 求 A 的行列式,表示成 k 的函数。
(b) 从而求 A−1,表示成 k 的函数。
已知
(c) 求矩阵 B。
解答
(a)
解法一
思路
展开
第一行只有左上角元素非零,所以沿第一行展开行列式最简洁。余下的 2×2 行列式为 2(4)−3(3)=−1。
答题过程
展开
Expanding along the first row,
detA===k2334k(2(4)−3(3))−k.
(b)
解法一
思路
展开
由 (a) 的 detA=−k,用 A−1=(detA)−1adjA。先求 minors 矩阵,再加上余因子正负号并转置得到 adjugate;同时注明只有 k=0 时逆矩阵存在。
答题过程
展开
The matrix of minors is
M=−100134k3k103k2k.
Applying the cofactor signs gives
C=−100−134k−3k10−3k2k.
Hence
adjA=CT=−1−131004k−3k0−3k2k.
Using detA=−k, for k=0,
A−1==−k1adjAk1k13−k100−4303−2.
(c)
解法一
思路
展开
由 AB=AT 左乘 A−1,得到 B=A−1AT。把 k=1 代入 (b) 的逆矩阵,再与 AT 相乘即可。
答题过程
展开
When k=1,
A−1=113−100−4303−2
and
AT=100423134.
Since AB=AT,
B=A−1AT.
Therefore,
B=113−10453−40113−9.
解法二
思路
展开
官方评分资料也接受直接设 B 的九个元素。利用 A 的第一行可立即得到 B 的第一行;再把 AB=AT 按列比较,每一列只需解两个二元一次方程,便能求出其余六个元素。
答题过程
展开
Let
B=b11b21b31b12b22b32b13b23b33.
The first row of AB=AT gives
(b11,b12,b13)=(1,4,1).
Comparing the remaining entries in the first column gives
2b21+3b31=3b21+4b31=−4,−1,
so
b21=13,b31=−10.
For the second column,
2b22+3b32=3b22+4b32=−14,−1,
so
b22=53,b32=−40.
For the third column,
2b23+3b33=3b23+4b33=−1,3,
so
b23=13,b33=−9.
Hence
B=113−10453−40113−9.