考研数学三(线性代数)历年真题试卷汇编20 (题后含答案及解析)
题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题
选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. [2015年]设A,B为n阶矩阵,记r(X)为矩阵X的秩,(X,Y)分别表示分块矩阵,则(    ).
A.r(A,AB)=r(A)
B.r(A,BA)=r(A)
C.r(A,B)=max{r(A),r(B)}
D.r(A,B)=r(ATBT)
正确答案:A
解析:解一  易知r(A,AB)≥r(A).又由分块矩阵的乘法,可知(A,AB)=A(E,B),因此r(A,AB)≤min{r(A),r(E,B)},    从而      r(A,AB)≤r(A)    所以r(A,AB)=r(A),故选项(A)
正确.    解二  排除法    对选项(B),取则r(A)=1,r(A,BA)=2.    对选项(C),取则r(A)=r(B)=1,r(A,B)=2.    对选项(D),取则r(A,B)=1,r(AT,BT)=2. 知识模块:线性代数
2. [2003年]  设三阶矩阵若A的伴随矩阵的秩等于1,则必有(    ).
A.a=b或a+2b=0
B.a=b或a+2b≠0
C.a≠b且a+2b=0
D.a≠b且a+2b≠0
正确答案:C
乌鲁木齐人事考试专栏解析:解一  因秩(A*)=1,由A与其伴随矩阵A*的秩的关系知,秩(A)=n-1=3-1=2.因 为使秩(A)=2,必有|A|=0,且即a≠b,故a≠b且a+2b=0.仅(C)入选.    解二  由|A|=(a+2b)(a-b)2=0,得到a+2b=0或a=b.但当a=b时,秩(A)=1≠2,故a+2b=0且a≠b.仅(C)入选. 知
识模块:线性代数
3. [2005年]  设A,B,C均为n阶矩阵,E为n阶单位矩阵,若B=E+AB,C=A+CA,则B-C为(    ).
A.E
B.-E
C.A
D.-A
正确答案:A
解析:解一    仅(A)入选.由B=E+AB得到(E-A)B=E,两边左乘(E-A)-1得到B=(E-A)-1.    由C=A+CA得到C(E-A)=A,两边右乘(E-A)-1,得到C=A(E—A)-1,则B-C=(E-A)-1-A(E-A)-1=(E-A)(E-A)-1=E.    解二  由B=E+AB,C=A+CA,有B-AB=E,C-CA=A.于是 (E-A)B=E,  C(E-A)=A,    ①则E—A与B可逆,且互为逆矩
河北事业单位最新招聘信息阵.于是有B(E-A)=E,    ②则由式②一式①,得到 B(E-A)-C(E-A)=(B-C)(E-A)=E—A,  即  B-C=E.  仅(A)入选. 知识模块:线性代数
4. [2006年]  设A为三阶矩阵,将A的第2行加到第1行得B,再将B的第1列的-1倍加到第2列得C,记则(    ).
A.C=P-1AP
B.C=PAP-1
C.C=PTAP
D.C=PAPT
正确答案:B
解析:将单位矩阵E的第2行加到第1行即得初等矩阵P,由初等矩阵与初等变换的关系有B=PA.令矩阵则E的第1列的-1倍加到第2列即得矩阵Q.于是有C=BQ,从而有C=PAQ,由于则C=PAQ=PAP-1.仅(B)入选. 知识模块:线性代数
5. [2011年]  设A为三阶矩阵,将A的第2列加到第1列得到矩阵B,再交换B的第2行与第3行得到单位矩阵,记则A=(    ).
A.P1P2
B.P1-1P2
C.P2P1
D.P2P1-1
正确答案:D
解析:解一  由题设有B=AP1,P2B=E,即P2B=P2AP1=E.又因P2,P1可逆,且P2-1=P2,故A=P2-1EP1-1=P2EP1-1=P2P1-1.仅(D)入选.    解二  由命题2.2.5.1知,对A所进行的初等变换可表示为P2AP1而  P2AP1=P2(AP1)=P2B=E,  故  A=P2-1P1-1=P2P1-1.  仅(D)入选.    注:命题2.2.5.1(初等变换与初等矩阵左、右乘的关系)  每一次初等变换都对应一个初等矩阵,且对矩阵A施行一次初等行(列)变换相当于左(右)乘相应的初等矩阵. 知识模块:线性代数
6. [2009年]  设A,P为三阶矩阵,PT为P的转置矩阵,且若P=[α1,α2,α3],Q=[α1+α2,α2,α3],则QTAQ为(    ).   
A. 
B. 
C. 
D. 
正确答案:A
解析:解一  因Q=[α1+α2,α2,α3]=[α1,α2,α3]=PE21(1),利用命题2.2.5.2(1)及题设,得到          解二  仅(A)入选.  故      注:命题2.2.5.2  (1)初等矩阵的转置矩阵的性质:  EiT(k)=Ei(k),  EijT=Eij,  EijT(k)=Eij(k). 知识模块:线性代数
7. [2012年]  设A为三阶矩阵,P为三阶可逆矩阵,且若P=[α1,α2,α3],Q=[α1+α2,α2,α3],则Q-1AQ=(    ).   
A. 
B. 
C. 
D. 
正确答案:B
解析:解一  因故  于是        解二  用初等矩阵表示Q得到Q=PE12(1).由E12-1(1)=E12(-1)得到 知识模块:线性代数
8. [2005年]  设λ1,λ2是矩阵A的两个不同的特征值,对应的特征向量分别为α1,α2,则α1,A(α1+α2)线性无关的充分必要条件是(    ).
A.λ1≠0
B.λ2≠0
C.λ1=0
D.λ2=0
正确答案:B
解析:解一  首先注意α1,α2线性无关.在推导α1,A(α1+α2)线性无关的条件时要用到它.    设k1α1+k2A(α1+α2)=0,则k1α1+k2λ1α1+k2λ2α2=0,(k1+k2λ1)α1+k2λ2α2=0.因α1,α2线性无关,故k1+k2λ1=0,k2λ2=0.当λ2≠0时,有k2=0,从而k1=0.于是当λ2≠0时,α1,A(α1+α2)线性无关.    反之,若α1,A(α1+α2)=λ1α1+λ2α2线性无关,则必有λ2≠0.因为如果λ2=0,则α1与A(α1+α2)=λ1α1线性相关与题设矛盾.综上所述,仅(B)入选.    解二  因向量组α1,A(α1+α2)=λ1α1+λ2α2可看成线性无关向量α1,α2的线性组合,且  [α1,A(α1+α2)]=[α1,λ1α1+λ2α2]=[α1,α2]    由命题2.3.2.2知,向量组α1,A(α1+α2)线性无关的充分必要条件是的秩等于2,而秩故仅(B)入选.    (注:命题2.3.2.2  设向量组α1,α2,…,αs线性无关,β1,β2,…,βs为该向量组的线性组合:    即          其中A=[aij]s×t称为线性表示的系数矩阵.或    则向量组β1,β2,…,βt线性无关线性表示的系数矩阵A=[aij]s×t或矩阵K=AT的秩为t.) 知识模块:线性代数
9. [2010年]  设向量组(I):α1,α2,…,αr可由向量组(Ⅱ):β1,β2,…,βs线性表示.下列命题中正确的是(    ).
A.若向量组(I)线性无关,则r≤s
B.若向量组(I)线性相关,则r>s
C.若向量组(Ⅱ)线性无关,则r≤s
D.若向量组(Ⅱ)线性相关,则r>s
正确答案:A
解析:仅(A)入选.因向量组(I)可由向量组(Ⅱ)线性表示,故秩(I)≤秩(Ⅱ)=秩([β1,β2,…,βs)≤s.    若向量组I线性无关,则秩(I)=秩([α1,α2,…,αr])=r,故r=秩([α1,α2,…,αr])≤秩([β1,β2,…,βs])≤s. 知识模块:线性代数
填空题
10. [2013年]  设A=(aij)是三阶非零矩阵,|A|为A的行列式,Aij为aij的代数余子式,若aij+Aij=0(i,j=1,2,3),则|A|=___________.
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解析:因aij=-Aij,则(aij)=(-Aij),(aij)T=(-Aij)T=-(Aij),故AT=-A*,从而|A|=|AT|=|-A*|=(-1)3|A|3-1=-|A|2,即|A|2+|A|=|A|(|A|+1)=0,故|A|=0或|A|=-1.    若|A|=0,则由|A|=ai1Ai1+ai2Ai2+ai3Ai3=(ai12+ai22+ai32)=0(i=1,2,3)得到aij=0(i,j=1,2,3),即矩阵A为零矩阵,这与题设矛盾.故|A|=-1. 知识模块:线性代数
聊城市教育局11. [2007年]  设矩阵则A3的秩为__________.
正确答案:1
解析:解一  由矩阵乘法直接计算得到      由于A3中非零子式的最高阶数为1,由矩阵的秩的定义知,秩(A3)=1.    解二  A3的秩等于1.设其中αi(i=1,2,3,4)为A的行向量,则 知识模块:线性代数
12. [2017年]  矩阵α1,α2,α3为线性无关的三维列向量组,则向量组Aα1,Aα2,Aα3的秩为___________.
正确答案:2
解析:解(Aα1,Aα2,Aα3)=A(α1,α2,α3),    因为α1,α2,α3线性无关,所以(α1,α2,α3)可逆,从而秩[Aα1,Aα2,Aα3]=秩(A).    由得,秩(A)=2,故向量组Aα1,Aα2,Aα3的秩为2. 知识模块:线性代数
13. [2002年]  设三阶矩阵三维列向量α=[a,1,1]T,已知Aα与α线性相关,则a=_______.2017年国家公务员考试行测真题及答案
正确答案:-1
解析:解一  因α=[a,1,1]T,Aα=[a,2a+3,3a+4]T,故[*]得a=-1.    解二  两个向量Aα与α线性相关[*]这两个向量中至少有一个向量可由另一个向量线性表出.即存在数k≠0,使Aα=kα(或α=μAα),亦即k为特征值,α为A的属于特征值k的特征向量.由Aα=kα得到  [*]得a=-1,k=1. 知识模块:线性代数
14. [2005年]  设行向量组[2,1,1,1],[2,1,a,a],[3,2,1,a],[4,3,2,1]线性相关,且a≠1,则a=___________.
正确答案:1/2
解析:解一  设所给的4个行向量依次为α1,α2,α3,α4,且令A=[α1T,α2T,α3T,α4T].因4个四维向量线性相关的充要条件是其行列式等于零,故由|A|=|α1T,α2T,α3T,α4T|=(1-a)(1-2a)=0,得到a=1或a=1/2.因a≠1,故a=1/2.    解二  用初等行变换求之.对AT作初等行变换,化为阶梯形矩阵,得到 由于所给向量组线性相关,秩(AT)可经初等列变换化为矩阵
 
全国四级英语成绩查询15. 求a;
正确答案:由题设条件可知矩阵A与B等价,则r(A)=r(B).    因为            所以            因此a=2.      涉及知识点:线性代数
16. 求满足AP=B的可逆矩阵P.
正确答案:设矩阵对增广矩阵作初等变换可得        解得            所以            又因P可逆,因此        即k2≠k3.    故其中k1,k2,k3为任意常数,且k2≠k3.      涉及知识点:线性代数