一题多解 巧求逆矩阵

时间:2022-10-22 09:14:02

对于一个存在逆矩阵的二阶矩阵,如何求出它的逆矩阵?本文就逆矩阵的求解方法作一简述.

例求矩阵A=21201的逆矩阵

分析一:矩阵A对应一个几何变换,只要找出它的逆变换,就可以根据逆变换写出逆矩阵.

解1:矩阵A对应的几何变换为:将平面上的向量(点)保持纵坐标不变,而将横坐标变为原横坐标的2倍并依纵坐标的12增加,即(x,y)(2x+12y,y)的几何变换,因此它的逆变换为:将平面上的向量(点)保持纵坐标不变,横坐标变为原横坐标的12并依纵坐标的14减少,即(x,y)(12x-14y,y),A-1=12-1401

点评:利用几何变换法求解逆矩阵,首先要找准逆变换,再写逆矩阵,该题中的逆变换易认为是:将平面上的向量(点)保持纵坐标不变,横坐标依纵坐标的12减少,再变为原来的12.导致求解错误,故对几种基本几何变换要熟练掌握,需谨慎对待.

分析二:设矩阵A的逆矩阵为A-1=abcd,由矩阵乘法并根据可逆矩阵定义得到一个方程组,进而解出a,b,c,d的值.

解2:设矩阵A的逆矩阵为A-1=abcd,

所以AA-1=2a+12c2b+12dcd

=1001

2a+12c=12b+12d=0c=0d=1,

a=12b=-14c=0d=1

A-1=12-1401

点评:这种利用方程组方法求解逆矩阵,是求解二阶逆矩阵的基本方法,主要理论依据是可逆矩阵的定义.

分析三:利用行列式求解逆矩阵,首先求出|A|的值,然后套用结论即可解决.

解3:|A|=2,1|A|=12,

A-1=1|A|

1-1202=

12-1401

点评:一般地:若二阶可逆矩阵A=

abcd

(ad-bc≠0),它的逆矩阵为A-1=1|A|d-b-ca.

分析四:在原二阶矩阵A的边上傍一个二阶单位矩阵对二阶矩阵施行变换的同时,单位矩阵也施行同样变换,当矩阵A化为单位矩阵时,右边单位矩阵转化的结果即为所求矩阵A的逆矩阵.

解:21201

1001

第二行乘以-12加到第-行

2001

1-1201

第一行乘以12

1001

12-1401,

矩阵A的逆矩阵为A-1=12-1401.

点评:这种利用行变换求逆矩阵方法,特别要注意两个矩阵必须同时施行同样变换.

对于上述几种求解逆矩阵的方法,在学习过程中,请同学们注意比较,做到能根据具体问题选择较为合适的解决问题方法.

(作者:车树勤,江苏省连云港市锦屏高级中学)

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