下列命题错误的有()个。(1)若A2=0,则A=0;(2)若A2=A,则A=0或A=E;(3)若AX=AY,且A≠0,则X=Y。A. 0B. 1C. 2D. 3
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查矩阵运算的基本性质,特别是矩阵乘法的特殊性质,以及矩阵方程的解的情况。需要学生理解以下关键点:
- 矩阵平方为零矩阵的条件并不等价于矩阵本身为零矩阵;
- 矩阵平方等于自身的解不局限于零矩阵和单位矩阵;
- 矩阵方程的可逆性对解的影响。
解题核心思路:通过构造反例逐一验证每个命题的正确性,从而判断错误的命题个数。
破题关键点:
- 命题(1):寻找非零但平方为零的矩阵;
- 命题(2):寻找非零且不等于单位矩阵但平方等于自身的矩阵;
- 命题(3):利用不可逆矩阵构造反例,说明即使$A \neq 0$,方程$AX=AY$也不一定推出$X=Y$。
命题(1)分析
若$A^2=0$,则$A=0$
反例:构造矩阵$A = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,计算得:
$A^2 = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}.$
此时$A \neq 0$但$A^2=0$,故命题(1)错误。
命题(2)分析
若$A^2=A$,则$A=0$或$A=E$
反例:构造矩阵$A = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$,计算得:
$A^2 = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix} = A.$
此时$A$既不是零矩阵也不是单位矩阵,故命题(2)错误。
命题(3)分析
若$AX=AY$且$A \neq 0$,则$X=Y$
反例:设$A = \begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 1 & 1 \end{pmatrix}$(非零矩阵),取$X = \begin{pmatrix} 1 \\ -1 \end{pmatrix}$,$Y = \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}$,则:
$AX = \begin{pmatrix} 1 \cdot 1 + 1 \cdot (-1) \\ 1 \cdot 1 + 1 \cdot (-1) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}, \quad AY = \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \end{pmatrix}.$
此时$AX=AY$但$X \neq Y$,故命题(3)错误。