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2021年考研数学(一)考试试题 - 第15题回答
线性代数
发布于2025年9月4日 17:18
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3/8


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生给出的答案为“3/8”,而标准答案为“3/2”。首先,题目要求计算 \(A_{11}+A_{21}+A_{31}\),这实际上是矩阵A的第一列元素的代数余子式之和。根据代数余子式的性质,对于任意列j,有 \(a_{1j}A_{1j} + a_{2j}A_{2j} + a_{3j}A_{3j} = |A|\),但这里要求的是同一列(j=1)的代数余子式之和,而不是同一行的余子式展开。

关键点:题目条件指出A的每行元素之和均为2,即对于每一行i,有 \(a_{i1} + a_{i2} + a_{i3} = 2\)。这可以写成矩阵形式:A乘以列向量(1,1,1)^T等于(2,2,2)^T。因此,(1,1,1)^T是A的属于特征值2的特征向量(因为A*(1,1,1)^T = 2*(1,1,1)^T)。

现在,要求 \(A_{11}+A_{21}+A_{31}\),这实际上是A的伴随矩阵A*的第一行元素之和(因为伴随矩阵的第(i,j)元素是A_{ji})。注意,A*的第一行元素是A_{11}, A_{12}, A_{13},但这里要求的是A_{11}, A_{21}, A_{31},即伴随矩阵的第一列元素。

利用伴随矩阵的性质:A * A* = |A| I。因此,A * (A*的第一列) = |A| * (单位矩阵的第一列) = (|A|, 0, 0)^T。设x = (A_{11}, A_{21}, A_{31})^T(即伴随矩阵的第一列),则有A x = (3, 0, 0)^T(因为|A|=3)。

另一方面,由每行和均为2,可知A (1,1,1)^T = (2,2,2)^T。现在需要解A x = (3,0,0)^T。注意到(3,0,0)^T可以表示为 (3/2)*(2,2,2)^T - (3/2)*(2,2,2)^T + ...? 实际上,考虑(3,0,0)^T与(2,2,2)^T的关系:并非直接相关。

更直接的方法:利用代数余子式的求和性质。事实上,对于固定的j,∑_{i=1}^{n} a_{ij} A_{ik} = |A| δ_{jk}。但当j≠k时,∑_{i} a_{ij} A_{ik} =0。这里要求的是∑_{i} A_{i1},即k=1, j任意?但这里没有a_{ij}相乘。

另一个重要性质:代数余子式...

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