题目
练习 已知A是三阶矩阵,E是三阶单位矩阵,如果A,A-2E,3A+2E均不可逆,则|A+E|=_____.
练习 已知A是三阶矩阵,E是三阶单位矩阵,如果A,A-2E,3A+2E均不可逆,则|A+E|=_____.
题目解答
答案
已知 $ A $,$ A-2E $,$ 3A+2E $ 均不可逆,即它们的行列式为零。
1. $ |A| = 0 $ 表明 $ A $ 有特征值 $ 0 $。
2. $ |A-2E| = 0 $ 表明 $ A $ 有特征值 $ 2 $。
3. $ |3A+2E| = 0 $ 可化为 $ |A + \frac{2}{3}E| = 0 $,表明 $ A $ 有特征值 $ -\frac{2}{3} $。
因此,$ A $ 的特征值为 $ 0 $,$ 2 $,$ -\frac{2}{3} $。
$ A+E $ 的特征值为 $ 1 $,$ 3 $,$ \frac{1}{3} $(每个特征值加1)。
行列式等于特征值乘积:
\[
|A+E| = 1 \times 3 \times \frac{1}{3} = 1
\]
答案:$\boxed{1}$
解析
考查要点:本题主要考查矩阵的不可逆性与特征值的关系,以及行列式的性质。关键在于利用不可逆条件确定矩阵的特征值,进而求解相关矩阵的行列式。
解题思路:
- 不可逆条件转化为行列式为零:由题意,$A$、$A-2E$、$3A+2E$均不可逆,即它们的行列式均为零。
- 特征值分析:根据行列式为零的条件,分别得出$A$的特征值为$0$、$2$、$-\frac{2}{3}$。
- 矩阵变换后的特征值:$A+E$的特征值是$A$的特征值加$1$,最终通过特征值乘积计算行列式。
步骤1:分析不可逆条件
- $A$不可逆:$|A|=0$,说明$A$有一个特征值为$0$。
- $A-2E$不可逆:$|A-2E|=0$,说明$A$有一个特征值为$2$。
- $3A+2E$不可逆:
$|3A+2E|=0 \implies 3^3 \left| A + \frac{2}{3}E \right| = 0 \implies \left| A + \frac{2}{3}E \right| = 0$
说明$A$有一个特征值为$-\frac{2}{3}$。
步骤2:确定$A+E$的特征值
$A$的特征值为$0$、$2$、$-\frac{2}{3}$,则$A+E$的特征值为:
- $0 + 1 = 1$
- $2 + 1 = 3$
- $-\frac{2}{3} + 1 = \frac{1}{3}$
步骤3:计算行列式
矩阵行列式等于特征值的乘积:
$|A+E| = 1 \times 3 \times \frac{1}{3} = 1$