拼接矩阵会对秩产生什么样的影响?

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B}$ 均为 $n$ 阶非零矩阵, 且秩 $r(\boldsymbol{A})=r(\boldsymbol{B})$, 则以下说法中,正确的是哪个?

(A) $r(\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B})=r(\boldsymbol{A})$.

(B) $r(\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B})=2 r(\boldsymbol{B})$.

(C) $r(\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B}) \leqslant 2 r(\boldsymbol{B})$.

(D) $r(\boldsymbol{A}-\boldsymbol{B})=0$.

难度评级:

二、解析 解析 - 荒原之梦

解法一:举特例

若:

$$
A=\left[\begin{array}{ll}0 & 1 \ 0 & 0\end{array}\right], \quad B=\left[\begin{array}{ll}0 & 0 \ 1 & 0\end{array}\right].
$$

则:

$$
r(A, B)=r\left[\begin{array}{llll}0 & 1 & 0 & 0 \ 0 & 0 & 1 & 0\end{array}\right]=2.
$$

若:

$$
A=\left[\begin{array}{ll}0 & 1 \ 0 & 0\end{array}\right], \quad B=\left[\begin{array}{ll}0 & 0 \ 0 & 0\end{array}\right].
$$

则:

$$
r(A, B)=r\left[\begin{array}{llll}0 & 1 & 0 & 0 \ 0 & 0 & 0 & 0\end{array}\right]=1
$$

综上可知,只有 $C$ 选项正确。

解法二:利用极大无关组

设:

$$
A=\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots \alpha_{n}\right) \quad B=\left(\beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{n}\right)
$$

则由题可知:

$A$ 中存在极大无关组 $\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{r}\right)$ 使得 $r(A)=r$.

$B$ 中存在极大无关组 $\left(\beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{r}\right)$ 使得 $r(B)=r$.

且 $\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{n}, \beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{n}\right)$ 可以被 $\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{r}\right)$ 和 $\left(\beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{r}\right)$ 线性表出。

于是:

$$
r \left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{n}, \beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{n}\right) \leqslant r\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{r}, \beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{r}\right).
$$

又:

$$
r\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{r}, \beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{r}\right) \leqslant 2 r.
$$

因此:

$$
r\left(\alpha_{1}, \alpha_{2}, \ldots, \alpha_{n}, \beta_{1}, \beta_{2}, \ldots, \beta_{n}\right) \leqslant 2 r = 2 r(A) = 2 r(B).
$$


荒原之梦考研数学思维导图
荒原之梦考研数学思维导图

高等数学箭头 - 荒原之梦

涵盖高等数学基础概念、解题技巧等内容,图文并茂,计算过程清晰严谨。

线性代数箭头 - 荒原之梦

以独特的视角解析线性代数,让繁复的知识变得直观明了。

特别专题箭头 - 荒原之梦

通过专题的形式对数学知识结构做必要的补充,使所学知识更加连贯坚实。

荒原之梦考研数学网 | 让考场上没有难做的数学题!

荒原之梦网全部内容均为原创,提供了涵盖考研数学基础知识、考研数学真题、考研数学练习题和计算机科学等方面,大量精心研发的学习资源。

豫 ICP 备 17023611 号-1 | 公网安备 - 荒原之梦 豫公网安备 41142502000132 号 | SiteMap
Copyright © 2017-2024 ZhaoKaifeng.com 版权所有 All Rights Reserved.

Copyright © 2024   zhaokaifeng.com   All Rights Reserved.
豫ICP备17023611号-1
 豫公网安备41142502000132号

荒原之梦 自豪地采用WordPress