设A=I一ξξ T ,其中I是n阶单位矩阵,ξ是n维非零列向量,ξ T 是ξ的转置.证明: (1)A 2 =A的充要条件是ξ T ξ=1; (2)当ξ T ξ=1时,A是不可逆矩阵.
【正确答案】正确答案:(1)A 2 =(I一ξξ T )(I一ξξ T )=I一2ξξ T +ξξ T ξξ T =I一2ξξ T +ξ(ξ T ξ)ξ T =I一2ξξ T +(ξ T ξ)ξξ T =I一(2一ξ T ξ)ξξ T A 2 =A即I一(2一ξ T ξ)ξξ T =I一ξξ T ,亦即 (ξ T ξ一1)ξξ T =O 因为ξ是非零列向量,有ξξ T ≠0 故A 2 =A的充要条件是ξ T ξ一1=0,即ξ T ξ=1. (2)用反证法.当ξ T ξ=1时A 2 =A,若A可逆,则有 A —1 A 2 =A —1 A 即A=I,这与已知的A=I一ξξ T ≠I矛盾,故A是不可逆矩阵.
【答案解析】解析:本题(1)主要考查矩阵乘法及其运算规律,用到了分配律、结合律及关于数乘的结合律.要注意分析乘积矩阵是哪一型矩阵.这里ξ T ξ是一个1阶方阵,即一个数,因此可把它从矩阵乘积中提出来,这是本题化简推证的关键.本题(2)考察可逆矩阵的概念,条件为ξ T ξ=1,自然应该联想并应用(1)的结论,并利用反证法(最易),因为当假定A可逆时,就可以用A —1 进行运算.