- 变换的复合与二阶矩阵的乘法
- 共172题
选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵M=不存在逆矩阵,求实数x的值及矩阵M的特征值.
正确答案
解:由题意,矩阵M的行列式=0,解得x=5,…(4分)
矩阵M=的特征多项式
=(λ-5)(λ-6)-(-5)×(-6),…(8分)
令f(λ)=0并化简得λ2-11λ=0,
解得λ=0或λ=11,
所以矩阵M的特征值为0和11.…(10分)
解析
解:由题意,矩阵M的行列式=0,解得x=5,…(4分)
矩阵M=的特征多项式
=(λ-5)(λ-6)-(-5)×(-6),…(8分)
令f(λ)=0并化简得λ2-11λ=0,
解得λ=0或λ=11,
所以矩阵M的特征值为0和11.…(10分)
[选修4-2:矩阵与变换]
已知矩阵A=;
(Ⅰ)求矩阵A的逆矩阵B;
(Ⅱ)若直线l经过矩阵B变换后的直线方程为7x-3y=0,求直线l的方程.
正确答案
解:(I)∵=(-2)(-
)-1×
=-
≠0,∴B=
=
;
(II)任取直线l上一点P(x,y),
经矩阵B变换后点为P′(x′,y′),则有
=
,
则,又7x‘-3y'=0,则7(x+2y)-3(3x+4y)=0,x-y=0.
即直线l的方程为x-y=0.
解析
解:(I)∵=(-2)(-
)-1×
=-
≠0,∴B=
=
;
(II)任取直线l上一点P(x,y),
经矩阵B变换后点为P′(x′,y′),则有
=
,
则,又7x‘-3y'=0,则7(x+2y)-3(3x+4y)=0,x-y=0.
即直线l的方程为x-y=0.
已知矩阵A=的逆矩阵B=
.
(Ⅰ)求矩阵A的逆矩阵;
(Ⅱ)若矩阵X满足AX=B,求矩阵X.
正确答案
解:(Ⅰ)|A|=-1,所以A-1=-------------------------(3分)
(Ⅱ)-----(7分)
解析
解:(Ⅰ)|A|=-1,所以A-1=-------------------------(3分)
(Ⅱ)-----(7分)
已知矩阵,
,求满足AX=B的二阶矩阵X.
正确答案
设 X=,则AX=
=
.
又AX=B=,
∴,解得
,
故X=.
解析
设 X=,则AX=
=
.
又AX=B=,
∴,解得
,
故X=.
已知矩阵A=的逆矩阵是______.
正确答案
解析
解:矩阵的行列式为 =1,
∴矩阵A的逆矩阵A-1=.…(4分)
故答案为:.
若圆C:x2+y2=1在矩阵A=(a>0,b>0)对应的变换下变成椭圆E:
+
=1.
(Ⅰ)求a,b的值;
(Ⅱ)判断矩阵A是否可逆,如果可逆,求矩阵A的逆矩阵A-1,如不可逆,说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)设点P(x,y)为圆C:x2+y2=1上任意一点,经过矩阵A变换后对应点为P‘(x',y'),
则,所以
因为点P'(x',y')在椭圆E:上,所以
,…(2分)
又圆方程为x2+y2=1,故,即
,
又a>0,b>0,所以a=2,.…(4分)
(Ⅱ),因为
,所以矩阵A可逆,…(5分)
所以…(7分)
解析
解:(Ⅰ)设点P(x,y)为圆C:x2+y2=1上任意一点,经过矩阵A变换后对应点为P‘(x',y'),
则,所以
因为点P'(x',y')在椭圆E:上,所以
,…(2分)
又圆方程为x2+y2=1,故,即
,
又a>0,b>0,所以a=2,.…(4分)
(Ⅱ),因为
,所以矩阵A可逆,…(5分)
所以…(7分)
有(1)、(2)、(3)三个选考题,每题7分,请考生任选2题作答,满分14分.如果多做,则按所做的前两题记分.
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知点A(1,0),B(2,2),C(3,0),矩阵M表示变换”顺时针旋转45°”.
(Ⅰ)写出矩阵M及其逆矩阵M-1;
(Ⅱ)请写出△ABC在矩阵M-1对应的变换作用下所得△A1B1C1的面积.
(2)选修4-4:坐标系与参数方程
过P(2,0)作倾斜角为α的直线l与曲线E:(θ为参数)交于A,B两点.
(Ⅰ)求曲线E的普通方程及l的参数方程;
(Ⅱ)求sinα的取值范围.
(3)(选修4-5 不等式证明选讲)
已知正实数a、b、c满足条件a+b+c=3,
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)若c=ab,求c的最大值.
正确答案
(1)解:(Ⅰ)M==
∵矩阵M表示变换“顺时针旋转45°”
∴矩阵M-1表示变换“逆时针旋转45°”
∴M-1==
(Ⅱ)三角形ABC的面积S△ABC=×(3-1)×2=2,
由于△ABC在旋转变换下所得△A1B1C1与△ABC全等,故三角形的面积不变,即S△A1B1C1=2.
(2)解:(Ⅰ)曲线E的普通方程为x2+2y2=1
L的参数方程为(t为参数)
(Ⅱ)将L的参数方程代入由线E的方程得(1+sin2α)t2+(4cosα)t+3=0
由△=(4cosα)2-4(1+sin2α)×3≥0得
∴
(3)(Ⅰ)证明:由柯西不等式得
代入已知a+b+c=3,∴
当且仅当a=b=c=1,取等号.
(Ⅱ)由得
,若c=ab,则
,
,
所以,c≤1,当且仅当a=b=1时,c有最大值1.
解析
(1)解:(Ⅰ)M==
∵矩阵M表示变换“顺时针旋转45°”
∴矩阵M-1表示变换“逆时针旋转45°”
∴M-1==
(Ⅱ)三角形ABC的面积S△ABC=×(3-1)×2=2,
由于△ABC在旋转变换下所得△A1B1C1与△ABC全等,故三角形的面积不变,即S△A1B1C1=2.
(2)解:(Ⅰ)曲线E的普通方程为x2+2y2=1
L的参数方程为(t为参数)
(Ⅱ)将L的参数方程代入由线E的方程得(1+sin2α)t2+(4cosα)t+3=0
由△=(4cosα)2-4(1+sin2α)×3≥0得
∴
(3)(Ⅰ)证明:由柯西不等式得
代入已知a+b+c=3,∴
当且仅当a=b=c=1,取等号.
(Ⅱ)由得
,若c=ab,则
,
,
所以,c≤1,当且仅当a=b=1时,c有最大值1.
设矩阵的逆矩阵为
,a+b+c+d=______.
正确答案
0
解析
解:∵矩阵矩阵的逆矩阵为
,
∴=
∴,
∴,
∴a+b+c+d==0
故答案为:0
设矩阵[]的逆矩阵为[
],则a+b+c+d=______.
正确答案
0
解析
解:∵矩阵[]的逆矩阵为[
],
∴[][
]=
,
∴,
∴,
∴a+b+c+d=0
故答案为:0
矩阵的逆矩阵是______.
正确答案
解析
解:设矩阵的逆矩阵是:
,
则:=
,
∴-c=1,-d=0,a=0,b=1,
∴=
,
∴矩阵的逆矩阵是:
故答案为:.
已知a,b∈R,若M=所对应的变换TM把直线L:2x-y=3变换为自身,求实数a,b,并求M的逆矩阵.
正确答案
解:设P(x,y)为直线2x-y=3上任意一点其在M的作用下变为(x‘,y')
则
代入2x-y=3得:-(b+2)x+(2a-3)y=3其与2x-y=3完全一样.
故得
则矩阵 又因为MM1=E
则
解析
解:设P(x,y)为直线2x-y=3上任意一点其在M的作用下变为(x‘,y')
则
代入2x-y=3得:-(b+2)x+(2a-3)y=3其与2x-y=3完全一样.
故得
则矩阵 又因为MM1=E
则
已知是矩阵A=
的一个特征向量.
(Ⅰ)求m的值和向量相应的特征值;
(Ⅱ)若矩阵B=,求矩阵B-1A.
正确答案
解:(Ⅰ)根据题意,可知存在实数λ(λ≠0),
使得=λ
,
即,
又因为k≠0,所以,
所以m=0,特征向量相应的特征值为1;
(Ⅱ)因为|B|=3×1-2×2=-1,
所以B-1=,
因此阵B-1A==
.
解析
解:(Ⅰ)根据题意,可知存在实数λ(λ≠0),
使得=λ
,
即,
又因为k≠0,所以,
所以m=0,特征向量相应的特征值为1;
(Ⅱ)因为|B|=3×1-2×2=-1,
所以B-1=,
因此阵B-1A==
.
已知矩阵A=,B=
,求矩阵A-1B.
正确答案
解:∵≠0,
从而A的逆矩阵为A-1=. …(7分)
所以A-1B==
. …(10分)
解析
解:∵≠0,
从而A的逆矩阵为A-1=. …(7分)
所以A-1B==
. …(10分)
本题设有(1)、(2)、(3)三个选考题,每题7分,请考生任选2题作答,满分14分,如果多做,则按所做的前两题计分,作答时,先用2B铅笔在答题卡上把所选题目对应的题号涂黑,并将所选题号填入括号中.
(1)选修4-2:矩阵与变换
设矩阵 (其中a>0,b>0).
(Ⅰ)若a=2,b=3,求矩阵M的逆矩阵M-1;
(Ⅱ)若曲线C:x2+y2=1在矩阵M所对应的线性变换作用下得到曲线C′:,求a,b的值.
(2)(本小题满分7分)选修4-4:坐标系与参数方程
在直接坐标系xOy中,直线l的方程为x-y+4=0,曲线C的参数方程为.
(Ⅰ)已知在极坐标(与直角坐标系xOy取相同的长度单位,且以原点O为极点,以x轴正半轴为极轴)中,点P的极坐标为(4,),判断点P与直线l的位置关系;
(Ⅱ)设点Q是曲线C上的一个动点,求它到直线l的距离的最小值.
(3)(本小题满分7分)选修4-5:不等式选讲
设不等式|2x-1|<1的解集为M.
(Ⅰ)求集合M;
(Ⅱ)若a,b∈M,试比较ab+1与a+b的大小.
正确答案
(1)解:(Ⅰ)∵
∴
将a=2,b=3代入即得:
(Ⅱ)设出曲线C:x2+y2=1任意一点为(x0,y0)经矩阵M所对应的线性变换作用下得到的点为(x,y),
∵M(x0,y0)=(x,y)
∴
将之代入得:
即
∵a>0,b>0
∴
(2)(Ⅰ)解∵P的极坐标为(4,),
∴P的直角坐标为(0,4)
∵直线l的方程为x-y+4=0
∴(0,4)在直线l上
(Ⅱ)∵曲线C的参数方程为,直线l的方程为x-y+4=0
设曲线C的到直线l的距离为d
则d==
∵2sin()∈[-2,2]
∴d的最小值为
(3)(Ⅰ)解:∵|2x-1|<1
∴-1<2x-1<1
即0<x<1
即M为{x|0<x<1}
(Ⅱ)∵a,b∈M
∴a-1<0.b-1<0
∴(b-1)(a-1)>0
∴(ab+1)-(a+b)=a(b-1)+(1-b)=(b-1)(a-1)>0
即(ab+1)>(a+b)
解析
(1)解:(Ⅰ)∵
∴
将a=2,b=3代入即得:
(Ⅱ)设出曲线C:x2+y2=1任意一点为(x0,y0)经矩阵M所对应的线性变换作用下得到的点为(x,y),
∵M(x0,y0)=(x,y)
∴
将之代入得:
即
∵a>0,b>0
∴
(2)(Ⅰ)解∵P的极坐标为(4,),
∴P的直角坐标为(0,4)
∵直线l的方程为x-y+4=0
∴(0,4)在直线l上
(Ⅱ)∵曲线C的参数方程为,直线l的方程为x-y+4=0
设曲线C的到直线l的距离为d
则d==
∵2sin()∈[-2,2]
∴d的最小值为
(3)(Ⅰ)解:∵|2x-1|<1
∴-1<2x-1<1
即0<x<1
即M为{x|0<x<1}
(Ⅱ)∵a,b∈M
∴a-1<0.b-1<0
∴(b-1)(a-1)>0
∴(ab+1)-(a+b)=a(b-1)+(1-b)=(b-1)(a-1)>0
即(ab+1)>(a+b)
本题包括A、B、C、D四小题,请选定其中两题,并在答题卡指定区域内作答,
若多做,则按作答的前两题评分.解答时应写出文字说明、证明过程或演算步骤.
A.选修4-1:几何证明选讲
如图,半径分别为R,r(R>r>0)的两圆⊙O,⊙O1内切于点T,P是外圆⊙O上任意一点,连PT交⊙O1于点M,PN与内圆⊙O1相切,切点为N.求证:PN:PM为定值.
B.选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵M=
(1)求矩阵M的逆矩阵;
(2)求矩阵M的特征值及特征向量;
C.选修4-2:矩阵与变换
在平面直角坐标系x0y中,求圆C的参数方程为为参数r>0),以O为极点,x轴正半轴为极轴建立极坐标系,直线l的极坐标方程为
.若直线l与圆C相切,求r的值.
D.选修4-5:不等式选讲
已知实数a,b,c满足a>b>c,且a+b+c=1,a2+b2+c2=1,求证:.
正确答案
解:A.作两圆的公切线TQ,连接OP,O1M,
则PN2=PM•PT,所以.…(3分)
由弦切角定理知,∠POT=2∠PTQ,∠MO1T=2∠PTQ,于是∠POT=∠MO1T,
所以OP∥O1M,…(6分)
所以,所以
,…(8分)
所以为定值. …(10分)
B.(1).…(4分)
(2)矩阵A的特征多项式为,
令f(λ)=0,得矩阵M的特征值为1或5,…(6分)
当λ=1时 由二元一次方程得x+y=0,令x=1,则y=-1,
所以特征值λ=1对应的特征向量为.…(8分)
当λ=5时 由二元一次方程得3x-y=0,令x=1,则y=3,
所以特征值λ=5对应的特征向量为.…(10分)
C.将直线l的极坐标方程化为直角坐标方程得:x-y-4=0,…(3分)
将圆C的参数方程化为普通方程得:(x+1)2+y2=r2,…(6分)
由题设知:圆心C(-1,0)到直线l的距离为r,即,
即r的值为.…(10分)
D.因为a+b=1-c,ab==c2-c,…(3分)
所以a,b是方程x2-(1-c)x+c2-c=0的两个不等实根,
则△=(1-c)2-4(c2-c)>0,得-<c<1,…(5分)
而(c-a)(c-b)=c2-(a+b)c+ab>0,
即c2-(1-c)c+c2-c>0,得c<0,或c>,…(8分)
又因为a>b>c,所以c<0.所以-<c<0,即1<a+b<
. …(10分)
解析
解:A.作两圆的公切线TQ,连接OP,O1M,
则PN2=PM•PT,所以.…(3分)
由弦切角定理知,∠POT=2∠PTQ,∠MO1T=2∠PTQ,于是∠POT=∠MO1T,
所以OP∥O1M,…(6分)
所以,所以
,…(8分)
所以为定值. …(10分)
B.(1).…(4分)
(2)矩阵A的特征多项式为,
令f(λ)=0,得矩阵M的特征值为1或5,…(6分)
当λ=1时 由二元一次方程得x+y=0,令x=1,则y=-1,
所以特征值λ=1对应的特征向量为.…(8分)
当λ=5时 由二元一次方程得3x-y=0,令x=1,则y=3,
所以特征值λ=5对应的特征向量为.…(10分)
C.将直线l的极坐标方程化为直角坐标方程得:x-y-4=0,…(3分)
将圆C的参数方程化为普通方程得:(x+1)2+y2=r2,…(6分)
由题设知:圆心C(-1,0)到直线l的距离为r,即,
即r的值为.…(10分)
D.因为a+b=1-c,ab==c2-c,…(3分)
所以a,b是方程x2-(1-c)x+c2-c=0的两个不等实根,
则△=(1-c)2-4(c2-c)>0,得-<c<1,…(5分)
而(c-a)(c-b)=c2-(a+b)c+ab>0,
即c2-(1-c)c+c2-c>0,得c<0,或c>,…(8分)
又因为a>b>c,所以c<0.所以-<c<0,即1<a+b<
. …(10分)
扫码查看完整答案与解析