一、题目
已知 $\boldsymbol { A }$, $\boldsymbol { B }$ 和 $\boldsymbol { C }$ 均为 $n$ 阶矩阵,$\boldsymbol { E }$ 为 $n$ 阶单位矩阵,若 $\boldsymbol { B }$ $=$ $\boldsymbol { E }$ $+$ $\boldsymbol { A } \boldsymbol { B }$, $\boldsymbol { C }$ $=$ $\boldsymbol { A }$ $+$ $\boldsymbol { C A }$, 则:
$$
\boldsymbol { B } – \boldsymbol { C } = ?
$$
(A) $- \boldsymbol { E }$
(B) $\boldsymbol { E }$
(C) $\boldsymbol { A }$
(D) $- \boldsymbol { A }$
难度评级:
二、解析
首先直接将题目已知条件代入 $B$ $-$ $C$ 是不方便计算的。
同时,类似于《对于抽象矩阵逆矩阵的求解,一定要想方设法引入“矩阵乘法”》这篇文章,在对抽象矩阵进行计算的时候,我们主要的思路就是尝试引入更多的乘法运算,因为抽象矩阵的乘法运算能用的公式和性质比较多。
所以,接下来,我们首先考虑对题目中已知条件进行变形。
$$
\begin{aligned}
C & = A + CA \\
& \Rightarrow C – CA = A \\
& \Rightarrow C(E-A) = A
\end{aligned}
$$
那么,如果矩阵 $E-A$ 可逆的话,就有:
$$
C = A(E-A)^{-1}
$$
但是,矩阵 $E-A$ 是否可逆呢?这就需要我们从本题的另一个已知条件找结论了:
$$
\begin{aligned}
B & = E + AB \\
& \Rightarrow EB – AB = E \\
& \Rightarrow (E – A) B = E
\end{aligned}
$$
由于矩阵 $B$ 可你,因此,由上式可知,矩阵 $E – A$ 也是可逆矩阵,所以下式成立:
$$
\textcolor{springgreen}{
C = A(E-A)^{-1}
}
$$
且:
$$
\textcolor{springgreen}{
\begin{aligned}
B & = (E-A)^{-1} E \\
& = E (E-A)^{-1}
\end{aligned}
}
$$
综上,我们有:
$$
\begin{aligned}
B – A \\
& = E(E – A)^{-1} – A(E-A)^{-1} \\
& = (E – A) (E – A)^{-1} \\
& = \textcolor{green}{\boldsymbol{E}}
\end{aligned}
$$
综上可知,本 题 应 选 B