林宥呈 11 March 2026 討論區 線性代數習題討論 參考解答 包子入侵 三, 2026-03-11 18:42 (1)Let $C_{ij}$ be the $(i,j)$-th entry of the cofactor matrix of $A’$, and let $M_{ij}$ 為刪去 $i$-th row and $j$-th column of $A$的det又已知\[C_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}\]Thus the cofactor matrix is\[C=\begin{bmatrix}6 & -4 & 5\\0 & 1 & -2\\-3 & 2 & -1\end{bmatrix}.\]Hence\[\operatorname{adj}(A)=C^T=\begin{bmatrix}6 & 0 & -3\\-4 & 1 & 2\\5 & -2 & -1\end{bmatrix}.\]\[A^{-1}=\frac{1}{\det(A)}\operatorname{adj}(A)=\frac{1}{3}\begin{bmatrix}6 & 0 & -3\\-4 & 1 & 2\\5 & -2 & -1\end{bmatrix}.\](2)\[\det(B)=15+8+0-3-20-0=0.\]故存在一個 $\mathbf{x}$ 使得\[B\mathbf{x}=0\]得解為\[\mathbf{x}=\begin{bmatrix}3\\-2\\1\end{bmatrix}.\]同樣的 存在$\mathbf{y}$使得\[\mathbf{y}^T B=0\]所以我們得到\[\mathbf{y}^T=[-5\ 2\ 1].\]Let\[C=\mathbf{x}\mathbf{y}^T.\]會使得下式成立\[CB=BC=0.\]Then\[C=\begin{bmatrix}3\\-2\\1\end{bmatrix}[-5\ 2\ 1]=\begin{bmatrix}-15 & 6 & 3\\10 & -4 & -2\\-5 & 2 & 1\end{bmatrix}.\] 登入 或 註冊 以發表評論。 建議 tsai0314 週五, 2026-03-13 20:09 (2) 可用 $\mathrm{Thm. 5.5.12}$ 得 $B(\mathrm{adj} (B))=(\mathrm{adj} (B))B=\det (B)I_{3}$。又 $\det (B)=0$,故我們可以得到 $C=k\mathrm{adj} (B)$,其中 $k$ 為非零實數。 登入 或 註冊 以發表評論。 建議 林宥呈 四, 2026-03-19 22:15 包子入侵 的寫法中,雖過程正確,但很多小地方不夠清楚,會造成閱讀者在閱讀上的困擾,希望同學能幫忙修正我先舉例一個:(2) 的回答中,我只要取 $\mathbf{x}=\mathbf{0}$,也能達到 $B\mathbf{x}=\mathbf{0}$,所以應該強調是存在 $\mathbf{x}\neq\mathbf{0}$,但滿足 $B\mathbf{x}=\mathbf{0}$ 登入 或 註冊 以發表評論。 關於小題(2) Li 四, 2026-03-19 23:41 關於不是 full rank 的矩陣,可在左、右邊乘上非零矩陣得到零矩陣的問題,在上學期已討論過。為什麼在這個單元還會問這個問題呢?(1)(2)兩題有何關聯呢?當然是希望大家聯想到 $\mathrm{adj(A)}$ 的性質。至於 $\mathrm{adj(A)}$ 會不會是零矩陣?這是個有趣的問題。可參考 Exercise 5.11 的討論。 登入 或 註冊 以發表評論。
參考解答 包子入侵 三, 2026-03-11 18:42 (1)Let $C_{ij}$ be the $(i,j)$-th entry of the cofactor matrix of $A’$, and let $M_{ij}$ 為刪去 $i$-th row and $j$-th column of $A$的det又已知\[C_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}\]Thus the cofactor matrix is\[C=\begin{bmatrix}6 & -4 & 5\\0 & 1 & -2\\-3 & 2 & -1\end{bmatrix}.\]Hence\[\operatorname{adj}(A)=C^T=\begin{bmatrix}6 & 0 & -3\\-4 & 1 & 2\\5 & -2 & -1\end{bmatrix}.\]\[A^{-1}=\frac{1}{\det(A)}\operatorname{adj}(A)=\frac{1}{3}\begin{bmatrix}6 & 0 & -3\\-4 & 1 & 2\\5 & -2 & -1\end{bmatrix}.\](2)\[\det(B)=15+8+0-3-20-0=0.\]故存在一個 $\mathbf{x}$ 使得\[B\mathbf{x}=0\]得解為\[\mathbf{x}=\begin{bmatrix}3\\-2\\1\end{bmatrix}.\]同樣的 存在$\mathbf{y}$使得\[\mathbf{y}^T B=0\]所以我們得到\[\mathbf{y}^T=[-5\ 2\ 1].\]Let\[C=\mathbf{x}\mathbf{y}^T.\]會使得下式成立\[CB=BC=0.\]Then\[C=\begin{bmatrix}3\\-2\\1\end{bmatrix}[-5\ 2\ 1]=\begin{bmatrix}-15 & 6 & 3\\10 & -4 & -2\\-5 & 2 & 1\end{bmatrix}.\] 登入 或 註冊 以發表評論。
建議 tsai0314 週五, 2026-03-13 20:09 (2) 可用 $\mathrm{Thm. 5.5.12}$ 得 $B(\mathrm{adj} (B))=(\mathrm{adj} (B))B=\det (B)I_{3}$。又 $\det (B)=0$,故我們可以得到 $C=k\mathrm{adj} (B)$,其中 $k$ 為非零實數。 登入 或 註冊 以發表評論。
建議 林宥呈 四, 2026-03-19 22:15 包子入侵 的寫法中,雖過程正確,但很多小地方不夠清楚,會造成閱讀者在閱讀上的困擾,希望同學能幫忙修正我先舉例一個:(2) 的回答中,我只要取 $\mathbf{x}=\mathbf{0}$,也能達到 $B\mathbf{x}=\mathbf{0}$,所以應該強調是存在 $\mathbf{x}\neq\mathbf{0}$,但滿足 $B\mathbf{x}=\mathbf{0}$ 登入 或 註冊 以發表評論。
關於小題(2) Li 四, 2026-03-19 23:41 關於不是 full rank 的矩陣,可在左、右邊乘上非零矩陣得到零矩陣的問題,在上學期已討論過。為什麼在這個單元還會問這個問題呢?(1)(2)兩題有何關聯呢?當然是希望大家聯想到 $\mathrm{adj(A)}$ 的性質。至於 $\mathrm{adj(A)}$ 會不會是零矩陣?這是個有趣的問題。可參考 Exercise 5.11 的討論。 登入 或 註冊 以發表評論。
參考解答
(1)
Let $C_{ij}$ be the $(i,j)$-th entry of the cofactor matrix of $A’$, and let
$M_{ij}$ 為刪去 $i$-th row and $j$-th column of $A$的det
又已知\[
C_{ij}=(-1)^{i+j}M_{ij}
\]
Thus the cofactor matrix is
\[
C=
\begin{bmatrix}
6 & -4 & 5\\
0 & 1 & -2\\
-3 & 2 & -1
\end{bmatrix}.
\]
Hence
\[
\operatorname{adj}(A)=C^T=
\begin{bmatrix}
6 & 0 & -3\\
-4 & 1 & 2\\
5 & -2 & -1
\end{bmatrix}.
\]
\[
A^{-1}=\frac{1}{\det(A)}\operatorname{adj}(A)
=\frac{1}{3}
\begin{bmatrix}
6 & 0 & -3\\
-4 & 1 & 2\\
5 & -2 & -1
\end{bmatrix}.
\]
(2)
\[
\det(B)=15+8+0-3-20-0=0.
\]
故存在一個 $\mathbf{x}$ 使得
\[
B\mathbf{x}=0
\]
得解為
\[
\mathbf{x}=
\begin{bmatrix}
3\\
-2\\
1
\end{bmatrix}.
\]
同樣的 存在$\mathbf{y}$使得
\[
\mathbf{y}^T B=0
\]
所以我們得到
\[
\mathbf{y}^T=
[-5\ 2\ 1].
\]
Let
\[
C=\mathbf{x}\mathbf{y}^T.
\]
會使得下式成立
\[
CB=BC=0.
\]
Then
\[
C=
\begin{bmatrix}
3\\
-2\\
1
\end{bmatrix}
[-5\ 2\ 1]
=
\begin{bmatrix}
-15 & 6 & 3\\
10 & -4 & -2\\
-5 & 2 & 1
\end{bmatrix}.
\]